JP7636695B2 - Method for producing aqueous fluorine-containing elastomer dispersion - Google Patents
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Description
本開示は、含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法に関する。The present disclosure relates to a method for producing an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer.
含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法として、特許文献1には、界面活性剤として、分子中にラジカル重合性不飽和結合と親水基とを有する化合物からなる、反応性界面活性剤を用いた乳化重合が記載されている。As a method for producing an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer, Patent Document 1 describes emulsion polymerization using a reactive surfactant consisting of a compound having a radically polymerizable unsaturated bond and a hydrophilic group in the molecule.
本開示では、従来の製造方法のように、比較的多量の反応性界面活性剤を用いることなく、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、含フッ素単量体の重合を円滑に進行させることができる製造方法を提供することを目的とする。The present disclosure aims to provide a manufacturing method that can smoothly polymerize a fluorine-containing monomer while suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, without using a relatively large amount of reactive surfactant as in conventional manufacturing methods.
本開示によれば、水性媒体および含フッ素化合物(A)の存在下に、含フッ素単量体を重合することによって、含フッ素エラストマーを含有する水性分散液を製造する含フッ素エラストマー水性分散液の製造方法であって、前記含フッ素エラストマーが、主鎖にメチレン基を含み、含フッ素化合物(A)が、一般式(A):
CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3 (A)
(式中、Xi、XjおよびXkは、同一又は異なって、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、同一又は異なって、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1およびZ2の少なくとも1つはFを含む。前記親水基を除く部分の炭素数は6以下である。)で表される化合物であり、前記含フッ素単量体の重合を開始した後、含フッ素化合物(A)を供給する製造方法を提供する。
According to the present disclosure, there is provided a method for producing an aqueous fluorine-containing elastomer dispersion, which comprises polymerizing a fluorine-containing monomer in the presence of an aqueous medium and a fluorine-containing compound (A) to produce an aqueous dispersion containing a fluorine-containing elastomer, the fluorine-containing elastomer comprising a methylene group in its main chain, and a fluorine-containing compound (A) represented by the general formula (A):
CX i X k =CX j R a -(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3 (A)
( wherein Xi, Xj and Xk are the same or different and are F, Cl, H or CF3 ; Y3 is a hydrophilic group; R a is a linking group; Z1 and Z2 are the same or different and are H, F or CF3 ; k is 0 or 1, with the proviso that at least one of Xi, Xk , Xj , R a , Z1 and Z2 contains F. The number of carbon atoms in the portion excluding the hydrophilic group is 6 or less), and a production method is provided which comprises initiating polymerization of the fluorine-containing monomer and then supplying a fluorine-containing compound (A).
前記親水基が、-NH2、-P(O)(OM)2、-OP(O)(OM)2、-SO3M、-OSO3Mまたは-COOM(各式において、Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)であることが好ましい。
前記含フッ素エラストマーが、ビニリデンフルオライド単位を含有することが好ましい。
前記含フッ素エラストマーが、全単量体単位に対して、50モル%以上のビニリデンフルオライド単位を含有することが好ましい。
前記含フッ素単量体の重合開始前にも、含フッ素化合物(A)を供給することが好ましい。
含フッ素単量体の重合を開始した後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量が、前記水性媒体に対して、30~300質量ppmであることが好ましい。
実質的にラジカル重合性不飽和結合を有さない含フッ素界面活性剤の非存在下に、前記含フッ素単量体を重合することが好ましい。
前記含フッ素エラストマーのムーニー粘度(ML1+10(100℃))が、10~130であることが好ましい。
含フッ素化合物(A)が、一般式(A1):
CXiXk=CXj-O-R-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、Xj、Xk、Z1、Z2、kおよびY3は、前記したとおりであり、Rは、炭素数1~3のフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。)で表される化合物、および、一般式(A2):
CXiXk=CXj-CZ1Z2-O-R-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、Xj、Xk、Z1、Z2、kおよびY3は、前記したとおりであり、Rは、炭素数1または2のフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
The hydrophilic group is preferably -NH2 , -P(O)(OM) 2 , -OP(O)(OM) 2 , -SO3M , -OSO3M or -COOM (in each formula, M is H , a metal atom, NR74 , imidazolium which may have a substituent, pyridinium which may have a substituent or phosphonium which may have a substituent, R7 is H or an organic group and may be the same or different, and any two of them may be bonded to each other to form a ring).
The fluorine-containing elastomer preferably contains a vinylidene fluoride unit.
The fluorine-containing elastomer preferably contains vinylidene fluoride units in an amount of 50 mol % or more based on the total monomer units.
It is preferable to supply the fluorine-containing compound (A) also before the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer.
The amount of the fluorine-containing compound (A) supplied after the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer is preferably 30 to 300 ppm by mass relative to the aqueous medium.
It is preferable to polymerize the fluorine-containing monomer in the absence of a fluorine-containing surfactant having substantially no radically polymerizable unsaturated bond.
The fluorine-containing elastomer preferably has a Mooney viscosity (ML1+10 (100° C.)) of 10 to 130.
The fluorine-containing compound (A) is represented by the general formula (A1):
CX i X k =CX j -OR-(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3
(wherein Xi, Xj , Xk , Z1 , Z2 , k and Y3 are as defined above, and R is a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group having 1 to 3 carbon atoms), and a compound represented by general formula (A2):
CX i X k =CX j -CZ 1 Z 2 -O-R-(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3
( wherein Xi, Xj , Xk , Z1 , Z2 , k and Y3 are as defined above, and R is a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group having 1 or 2 carbon atoms).
本開示によれば、従来の製造方法のように、比較的多量の反応性界面活性剤を用いることなく、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、含フッ素単量体の重合を円滑に進行させることができる製造方法を提供することができる。According to the present disclosure, a manufacturing method can be provided that can smoothly polymerize a fluorine-containing monomer while suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, without using a relatively large amount of reactive surfactant as in conventional manufacturing methods.
本開示の具体的な実施形態に説明する前に、本開示で使用するいくつかの用語を定義または説明する。Before describing specific embodiments of the present disclosure, we will define or explain some terms used in the present disclosure.
本開示において、含フッ素エラストマーとは、非晶質フルオロポリマーである。「非晶質」とは、フルオロポリマーの示差走査熱量測定〔DSC〕(昇温速度10℃/分)あるいは示差熱分析〔DTA〕(昇温速度10℃/分)において現われた融解ピーク(ΔH)の大きさが4.5J/g以下であることをいう。含フッ素エラストマーは、架橋することにより、エラストマー特性を示す。エラストマー特性とは、ポリマーを延伸することができ、ポリマーを延伸するのに必要とされる力がもはや適用されなくなったときに、その元の長さを保持できる特性を意味する。In this disclosure, a fluoroelastomer is an amorphous fluoropolymer. "Amorphous" refers to a fluoropolymer whose melting peak (ΔH) in differential scanning calorimetry (DSC) (heating rate 10°C/min) or differential thermal analysis (DTA) (heating rate 10°C/min) is 4.5 J/g or less. Fluorine-containing elastomers exhibit elastomeric properties by crosslinking. Elastomeric properties refer to the ability of a polymer to be stretched and to retain its original length when the force required to stretch the polymer is no longer applied.
本開示において、パーフルオロ単量体とは、分子中に炭素原子-水素原子結合を含まない単量体である。上記パーフルオロ単量体は、炭素原子及びフッ素原子の他、炭素原子に結合しているフッ素原子のいくつかが塩素原子で置換された単量体であってもよく、炭素原子の他、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、燐原子、硼素原子又は珪素原子を有するものであってもよい。上記パーフルオロ単量体としては、全ての水素原子がフッ素原子に置換された単量体であることが好ましい。上記パーフルオロ単量体には、架橋性基を与える単量体は含まれない。In this disclosure, a perfluoromonomer is a monomer that does not contain a carbon atom-hydrogen atom bond in the molecule. The perfluoromonomer may be a monomer in which some of the fluorine atoms bonded to the carbon atom are replaced with chlorine atoms, in addition to carbon atoms and fluorine atoms, and may also have nitrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, phosphorus atoms, boron atoms, or silicon atoms in addition to carbon atoms. The perfluoromonomer is preferably a monomer in which all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. The perfluoromonomer does not include a monomer that provides a crosslinkable group.
架橋部位を与える単量体とは、硬化剤により架橋を形成するための架橋部位をフルオロポリマーに与える単量体(キュアサイトモノマー)である。架橋部位を与える単量体には、架橋性基を与える単量体が含まれる。A monomer that provides a crosslinking site is a monomer (cure site monomer) that provides a crosslinking site to the fluoropolymer for forming a crosslink with a curing agent. Monomers that provide a crosslinking site include monomers that provide a crosslinkable group.
本開示において、含フッ素エラストマーを構成する各単量体単位の含有量は、NMR、FT-IR、元素分析、蛍光X線分析を単量体の種類によって適宜組み合わせることで算出できる。In the present disclosure, the content of each monomer unit constituting the fluorine-containing elastomer can be calculated by appropriately combining NMR, FT-IR, elemental analysis, and X-ray fluorescence analysis depending on the type of monomer.
本開示において、「有機基」は、1個以上の炭素原子を含有する基、または有機化合物から1個の水素原子を除去して形成される基を意味する。
当該「有機基」の例は、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
シアノ基、
ホルミル基、
RaO-、
RaCO-、
RaSO2-、
RaCOO-、
RaNRaCO-、
RaCONRa-、
RaOCO-、
RaOSO2-、および、
RaNRbSO2-
(これらの式中、Raは、独立して、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアルキニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルケニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいシクロアルカジエニル基、
1個以上の置換基を有していてもよいアリール基、
1個以上の置換基を有していてもよいアラルキル基、
1個以上の置換基を有していてもよい非芳香族複素環基、または、
1個以上の置換基を有していてもよいヘテロアリール基、
Rbは、独立して、Hまたは1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基である)
を包含する。
上記有機基としては、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基が好ましい。
In this disclosure, "organic group" means a group containing one or more carbon atoms or a group formed by removing a hydrogen atom from an organic compound.
Examples of the "organic group" are:
an alkyl group which may have one or more substituents;
an alkenyl group optionally having one or more substituents;
an alkynyl group optionally having one or more substituents;
a cycloalkyl group optionally having one or more substituents,
a cycloalkenyl group optionally having one or more substituents,
a cycloalkadienyl group optionally having one or more substituents,
an aryl group which may have one or more substituents;
an aralkyl group which may have one or more substituents;
a non-aromatic heterocyclic group optionally having one or more substituents,
a heteroaryl group optionally having one or more substituents,
Cyano group,
Formyl group,
RaO-,
RaCO-,
RaSO2- ,
RaCOO-,
RaNRaCO-,
RaCONRa-,
RaOCO-,
RaOSO2- and
RaNRbSO2-
(In these formulas, Ra is independently
an alkyl group which may have one or more substituents;
an alkenyl group optionally having one or more substituents;
an alkynyl group optionally having one or more substituents;
a cycloalkyl group optionally having one or more substituents,
a cycloalkenyl group optionally having one or more substituents,
a cycloalkadienyl group optionally having one or more substituents,
an aryl group which may have one or more substituents;
an aralkyl group which may have one or more substituents;
a non-aromatic heterocyclic group optionally having one or more substituents, or
a heteroaryl group optionally having one or more substituents,
Rb is independently H or an alkyl group which may have one or more substituents.
Includes:
The organic group is preferably an alkyl group which may have one or more substituents.
また、本開示において、「置換基」は、置換可能な基を意味する。当該「置換基」の例は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、脂肪族オキシ基、芳香族オキシ基、ヘテロ環オキシ基、脂肪族オキシカルボニル基、芳香族オキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、脂肪族スルホニル基、芳香族スルホニル基、ヘテロ環スルホニル基、脂肪族スルホニルオキシ基、芳香族スルホニルオキシ基、ヘテロ環スルホニルオキシ基、スルファモイル基、脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基、アミノ基、脂肪族アミノ基、芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基、脂肪族オキシカルボニルアミノ基、芳香族オキシカルボニルアミノ基、ヘテロ環オキシカルボニルアミノ基、脂肪族スルフィニル基、芳香族スルフィニル基、脂肪族チオ基、芳香族チオ基、ヒドロキシ基、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、脂肪族オキシアミノ基、芳香族オキシアミノ基、カルバモイルアミノ基、スルファモイルアミノ基、ハロゲン原子、スルファモイルカルバモイル基、カルバモイルスルファモイル基、ジ脂肪族オキシホスフィニル基、および、ジ芳香族オキシホスフィニル基を包含する。In addition, in this disclosure, a "substituent" means a group that can be substituted. Examples of the "substituent" include an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, an aliphatic oxy group, an aromatic oxy group, a heterocyclic oxy group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aromatic oxycarbonyl group, a heterocyclic oxycarbonyl group, a carbamoyl group, an aliphatic sulfonyl group, an aromatic sulfonyl group, a heterocyclic sulfonyl group, an aliphatic sulfonyloxy group, an aromatic sulfonyloxy group, a heterocyclic sulfonyloxy group, a sulfamoyl group, an aliphatic sulfonamido group, an aromatic sulfonamido group, a heterocyclic sulfonamido group, an amino group, an aliphatic amino These include an aromatic amino group, an aromatic amino group, a heterocyclic amino group, an aliphatic oxycarbonylamino group, an aromatic oxycarbonylamino group, a heterocyclic oxycarbonylamino group, an aliphatic sulfinyl group, an aromatic sulfinyl group, an aliphatic thio group, an aromatic thio group, a hydroxy group, a cyano group, a sulfo group, a carboxy group, an aliphatic oxyamino group, an aromatic oxyamino group, a carbamoylamino group, a sulfamoylamino group, a halogen atom, a sulfamoylcarbamoyl group, a carbamoylsulfamoyl group, a dialiphatic oxyphosphinyl group, and a diaromatic oxyphosphinyl group.
上記脂肪族基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族基としては、総炭素原子数1~8、好ましくは1~4のアルキル基、たとえば、メチル基、エチル基、ビニル基、シクロヘキシル基、カルバモイルメチル基などが挙げられる。The aliphatic group may be saturated or unsaturated, and may have a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the aliphatic group include alkyl groups having a total of 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a cyclohexyl group, and a carbamoylmethyl group.
上記芳香族基は、たとえば、ニトロ基、ハロゲン原子、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記芳香族基としては、炭素数6~12、好ましくは総炭素原子数6~10のアリール基、たとえば、フェニル基、4-ニトロフェニル基、4-アセチルアミノフェニル基、4-メタンスルホニルフェニル基などが挙げられる。The aromatic group may have, for example, a nitro group, a halogen atom, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the aromatic group include aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms in total, such as a phenyl group, a 4-nitrophenyl group, a 4-acetylaminophenyl group, and a 4-methanesulfonylphenyl group.
上記ヘテロ環基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記ヘテロ環基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは2~10の5~6員ヘテロ環、たとえば2-テトラヒドロフリル基、2-ピリミジル基などが挙げられる。The heterocyclic group may have a halogen atom, a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the heterocyclic group include 5- to 6-membered heterocycles having a total of 2 to 12, preferably 2 to 10, carbon atoms, such as a 2-tetrahydrofuryl group and a 2-pyrimidyl group.
上記アシル基は、脂肪族カルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、芳香族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシル基としては、総炭素原子数2~8、好ましくは2~4のアシル基、たとえばアセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基、3-ピリジンカルボニル基などが挙げられる。The acyl group may have an aliphatic carbonyl group, an arylcarbonyl group, a heterocyclic carbonyl group, a hydroxy group, a halogen atom, an aromatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the acyl group include acyl groups having a total of 2 to 8 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms, such as an acetyl group, a propanoyl group, a benzoyl group, and a 3-pyridinecarbonyl group.
上記アシルアミノ基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよく、たとえば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシルアミノ基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは2~8のアシルアミノ基、総炭素原子数2~8のアルキルカルボニルアミノ基、たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などが挙げられる。The acylamino group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc., such as an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, etc. Examples of the acylamino group include acylamino groups having a total of 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, and alkylcarbonylamino groups having a total of 2 to 8 carbon atoms, such as an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, etc.
上記脂肪族オキシカルボニル基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族オキシカルボニル基としては、総炭素原子数2~8、好ましくは2~4のアルコキシカルボニル基、たとえばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、(t)-ブトキシカルボニル基などが挙げられる。The aliphatic oxycarbonyl group may be saturated or unsaturated, and may have a hydroxy group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the aliphatic oxycarbonyl group include alkoxycarbonyl groups having a total of 2 to 8 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and a (t)-butoxycarbonyl group.
上記カルバモイル基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記カルバモイル基としては、無置換のカルバモイル基、総炭素数2~9のアルキルカルバモイル基、好ましくは無置換のカルバモイル基、総炭素原子数2~5のアルキルカルバモイル基、たとえばN-メチルカルバモイル基、N,N-ジメチルカルバモイル基、N-フェニルカルバモイル基などが挙げられる。The carbamoyl group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc. Examples of the carbamoyl group include an unsubstituted carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group having a total of 2 to 9 carbon atoms, preferably an unsubstituted carbamoyl group, an alkylcarbamoyl group having a total of 2 to 5 carbon atoms, such as an N-methylcarbamoyl group, an N,N-dimethylcarbamoyl group, and an N-phenylcarbamoyl group.
上記脂肪族スルホニル基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、ヒドロキシ基、芳香族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記脂肪族スルホニル基としては、総炭素原子数1~6、好ましくは総炭素原子数1~4のアルキルスルホニル基、たとえばメタンスルホニル基などが挙げられる。The aliphatic sulfonyl group may be saturated or unsaturated, and may have a hydroxy group, an aromatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the aliphatic sulfonyl group include alkylsulfonyl groups having a total of 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a methanesulfonyl group.
上記芳香族スルホニル基は、ヒドロキシ基、脂肪族基、脂肪族オキシ基、カルバモイル基、脂肪族オキシカルボニル基、脂肪族チオ基、アミノ基、脂肪族アミノ基、アシルアミノ基、カルバモイルアミノ基などを有していてもよい。上記芳香族スルホニル基としては、総炭素原子数6~10のアリールスルホニル基、たとえばベンゼンスルホニル基などが挙げられる。The aromatic sulfonyl group may have a hydroxy group, an aliphatic group, an aliphatic oxy group, a carbamoyl group, an aliphatic oxycarbonyl group, an aliphatic thio group, an amino group, an aliphatic amino group, an acylamino group, a carbamoylamino group, etc. Examples of the aromatic sulfonyl group include arylsulfonyl groups having a total of 6 to 10 carbon atoms, such as benzenesulfonyl groups.
上記アミノ基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。The amino group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc.
上記アシルアミノ基は、たとえば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などを有していてもよい。上記アシルアミノ基としては、総炭素原子数2~12、好ましくは総炭素原子数2~8のアシルアミノ基、より好ましくは総炭素原子数2~8のアルキルカルボニルアミノ基、たとえばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、2-ピリジンカルボニルアミノ基、プロパノイルアミノ基などが挙げられる。The acylamino group may have, for example, an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, etc. Examples of the acylamino group include an acylamino group having a total of 2 to 12 carbon atoms, preferably a total of 2 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkylcarbonylamino group having a total of 2 to 8 carbon atoms, such as an acetylamino group, a benzoylamino group, a 2-pyridinecarbonylamino group, a propanoylamino group, etc.
上記脂肪族スルホンアミド基、芳香族スルホンアミド基、ヘテロ環スルホンアミド基は、たとえば、メタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基、2-ピリジンスルホンアミド基などであってもよい。The above aliphatic sulfonamide group, aromatic sulfonamide group, and heterocyclic sulfonamide group may be, for example, a methanesulfonamide group, a benzenesulfonamide group, a 2-pyridine sulfonamide group, etc.
上記スルファモイル基は、脂肪族基、芳香族基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記スルファモイル基としては、スルファモイル基、総炭素原子数1~9のアルキルスルファモイル基、総炭素原子数2~10のジアルキルスルファモイル基、総炭素原子数7~13のアリールスルファモイル基、総炭素原子数2~12のヘテロ環スルファモイル基、より好ましくはスルファモイル基、総炭素原子数1~7のアルキルスルファモイル基、総炭素原子数3~6のジアルキルスルファモイル基、総炭素原子数6~11のアリールスルファモイル基、総炭素原子数2~10のヘテロ環スルファモイル基、たとえば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、N,N-ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基、4-ピリジンスルファモイル基などが挙げられる。The sulfamoyl group may have an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, etc. Examples of the sulfamoyl group include a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group having a total of 1 to 9 carbon atoms, a dialkylsulfamoyl group having a total of 2 to 10 carbon atoms, an arylsulfamoyl group having a total of 7 to 13 carbon atoms, and a heterocyclic sulfamoyl group having a total of 2 to 12 carbon atoms, more preferably a sulfamoyl group, an alkylsulfamoyl group having a total of 1 to 7 carbon atoms, a dialkylsulfamoyl group having a total of 3 to 6 carbon atoms, an arylsulfamoyl group having a total of 6 to 11 carbon atoms, and a heterocyclic sulfamoyl group having a total of 2 to 10 carbon atoms, such as a sulfamoyl group, a methylsulfamoyl group, an N,N-dimethylsulfamoyl group, a phenylsulfamoyl group, and a 4-pyridine sulfamoyl group.
上記脂肪族オキシ基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、メトキシ基、エトキシ基、i-プロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシエトキシ基などを有していてもよい。上記脂肪族オキシ基としては、総炭素原子数1~8、好ましくは1~6のアルコキシ基、たとえばメトキシ基、エトキシ基、i-プロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、メトキシエトキシ基などが挙げられる。The aliphatic oxy group may be saturated or unsaturated and may have a methoxy group, an ethoxy group, an i-propyloxy group, a cyclohexyloxy group, a methoxyethoxy group, etc. Examples of the aliphatic oxy group include alkoxy groups having a total of 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, an i-propyloxy group, a cyclohexyloxy group, a methoxyethoxy group, etc.
上記芳香族アミノ基、ヘテロ環アミノ基は、脂肪族基、脂肪族オキシ基、ハロゲン原子、カルバモイル基、該アリール基と縮環したヘテロ環基、脂肪族オキシカルボニル基、好ましくは総炭素原子数1~4の脂肪族基、総炭素原子数1~4の脂肪族オキシ基、ハロゲン原子、総炭素原子数1~4のカルバモイル基、ニトロ基、総炭素原子数2~4の脂肪族オキシカルボニル基を有していてもよい。The aromatic amino group and heterocyclic amino group may have an aliphatic group, an aliphatic oxy group, a halogen atom, a carbamoyl group, a heterocyclic group condensed with the aryl group, an aliphatic oxycarbonyl group, preferably an aliphatic group having a total of 1 to 4 carbon atoms, an aliphatic oxy group having a total of 1 to 4 carbon atoms, a halogen atom, a carbamoyl group having a total of 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, or an aliphatic oxycarbonyl group having a total of 2 to 4 carbon atoms.
上記脂肪族チオ基は、飽和であっても不飽和であってもよく、また、総炭素原子数1~8、より好ましくは総炭素原子数1~6のアルキルチオ基、たとえばメチルチオ基、エチルチオ基、カルバモイルメチルチオ基、t-ブチルチオ基などが挙げられる。The aliphatic thio group may be saturated or unsaturated and may be an alkylthio group having a total of 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a methylthio group, an ethylthio group, a carbamoylmethylthio group, or a t-butylthio group.
上記カルバモイルアミノ基は、脂肪族基、アリール基、ヘテロ環基などを有していてもよい。上記カルバモイルアミノ基としては、カルバモイルアミノ基、総炭素原子数2~9のアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~10のジアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数7~13のアリールカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~12のヘテロ環カルバモイルアミノ基、好ましくはカルバモイルアミノ基、総炭素原子数2~7のアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~6のジアルキルカルバモイルアミノ基、総炭素原子数7~11のアリールカルバモイルアミノ基、総炭素原子数3~10のヘテロ環カルバモイルアミノ基、たとえば、カルバモイルアミノ基、メチルカルバモイルアミノ基、N,N-ジメチルカルバモイルアミノ基、フェニルカルバモイルアミノ基、4-ピリジンカルバモイルアミノ基などが挙げられる。The carbamoylamino group may have an aliphatic group, an aryl group, a heterocyclic group, etc. Examples of the carbamoylamino group include a carbamoylamino group, an alkylcarbamoylamino group having a total of 2 to 9 carbon atoms, a dialkylcarbamoylamino group having a total of 3 to 10 carbon atoms, an arylcarbamoylamino group having a total of 7 to 13 carbon atoms, and a heterocyclic carbamoylamino group having a total of 3 to 12 carbon atoms, preferably a carbamoylamino group, an alkylcarbamoylamino group having a total of 2 to 7 carbon atoms, a dialkylcarbamoylamino group having a total of 3 to 6 carbon atoms, an arylcarbamoylamino group having a total of 7 to 11 carbon atoms, and a heterocyclic carbamoylamino group having a total of 3 to 10 carbon atoms, such as a carbamoylamino group, a methylcarbamoylamino group, an N,N-dimethylcarbamoylamino group, a phenylcarbamoylamino group, and a 4-pyridinecarbamoylamino group.
本開示において、端点によって表わされる範囲には、その範囲内に含まれるすべての数値が含まれる(たとえば、1~10には、1.4、1.9、2.33、5.75、9.98などが含まれる)。In this disclosure, ranges represented by endpoints include all numbers within that range (e.g., 1 to 10 includes 1.4, 1.9, 2.33, 5.75, 9.98, etc.).
本開示において、「少なくとも1」の記載には、1以上の全ての数値が含まれる(たとえば、少なくとも2、少なくとも4、少なくとも6、少なくとも8、少なくとも10、少なくとも25、少なくとも50、少なくとも100など)。In this disclosure, the term "at least 1" includes all numbers greater than or equal to 1 (e.g., at least 2, at least 4, at least 6, at least 8, at least 10, at least 25, at least 50, at least 100, etc.).
以下、本開示の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Specific embodiments of the present disclosure are described in detail below, but the present disclosure is not limited to the following embodiments.
本開示の製造方法においては、水性媒体の存在下に含フッ素単量体を重合することによって、含フッ素エラストマーを含有する水性分散液を製造する際、含フッ素単量体の重合を開始させた後に、一般式(A)で表される含フッ素化合物(A)を重合系に供給する。In the manufacturing method disclosed herein, when an aqueous dispersion containing a fluorine-containing elastomer is produced by polymerizing a fluorine-containing monomer in the presence of an aqueous medium, after initiating the polymerization of the fluorine-containing monomer, a fluorine-containing compound (A) represented by general formula (A) is supplied to the polymerization system.
一般式(A):CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3 (A)
(式中、Xi、XjおよびXkは、同一又は異なって、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり;Raは連結基であり;Z1及びZ2は、同一又は異なって、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1およびZ2の少なくとも1つはFを含む。親水基を除く部分の炭素数は6以下である。)
General formula (A): CX i X k = CX j R a -(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3 (A)
(In the formula, Xi , Xj and Xk are the same or different and are F, Cl, H or CF3 ; Y3 is a hydrophilic group; Ra is a linking group; Z1 and Z2 are the same or different and are H, F or CF3 ; and k is 0 or 1. However, at least one of Xi, Xk , Xj , Ra , Z1 and Z2 contains F. The number of carbon atoms in the portion excluding the hydrophilic group is 6 or less.)
重合開始後に含フッ素化合物(A)を重合系に供給することによって、含フッ素化合物(A)の供給量が比較的少量であっても、重合反応により生成した含フッ素エラストマーの重合槽への付着を抑制することができるとともに、含フッ素単量体の重合反応も円滑に進行し、十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができる。By supplying the fluorine-containing compound (A) to the polymerization system after the start of polymerization, even if the amount of fluorine-containing compound (A) supplied is relatively small, adhesion of the fluorine-containing elastomer produced by the polymerization reaction to the polymerization tank can be suppressed, and the polymerization reaction of the fluorine-containing monomer can proceed smoothly, producing a sufficient number of fluorine-containing elastomer particles.
本開示の製造方法において用いる含フッ素化合物(A)は、親水基(Y3)を除く部分の炭素数が6以下であって、分子中の疎水基に相当する部分が短鎖である構造に特徴がある。親水基(Y3)を除く部分の炭素数が6を超えると、含フッ素エラストマーの重合槽への付着を抑制するために、比較的多量の化合物を用いる必要が生じ、経済的に不利である上、後処理が煩雑になる点でも不利である。 The fluorine-containing compound (A) used in the production method of the present disclosure is characterized in that the carbon number excluding the hydrophilic group (Y 3 ) is 6 or less and the portion corresponding to the hydrophobic group in the molecule has a short chain structure. If the carbon number excluding the hydrophilic group (Y 3 ) exceeds 6, it becomes necessary to use a relatively large amount of the compound in order to suppress adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, which is economically disadvantageous and also disadvantageous in that post-treatment becomes complicated.
含フッ素化合物(A)の親水基(Y3)を除く部分の炭素数としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができることから、好ましくは3以上であり、より好ましくは4以上であり、さらに好ましくは5以上である。 The number of carbon atoms in the portion of the fluorine-containing compound (A) excluding the hydrophilic group (Y 3 ) is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 5 or more, since this allows the polymerization of the fluorine-containing monomer to proceed more smoothly while further suppressing the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
含フッ素化合物(A)の親水基(Y3)は、親水性を示す基であればよく、アニオン性親水基、カチオン性親水基または非イオン性親水基であってよいが、好ましくはアニオン性親水基である。 The hydrophilic group (Y 3 ) of the fluorine-containing compound (A) may be any group exhibiting hydrophilicity, and may be an anionic hydrophilic group, a cationic hydrophilic group or a nonionic hydrophilic group, but is preferably an anionic hydrophilic group.
含フッ素化合物(A)における親水基(Y3)としては、例えば、-NH2、-P(O)(OM)2、-OP(O)(OM)2、-SO3M、-OSO3M、-COOM(各式において、Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R7は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)が挙げられる。上記親水基としては、なかでも、-SO3M又は-COOMが好ましく、-COOMがより好ましい。R7の有機基としてはアルキル基が好ましい。R7としては、H又はC1-10の有機基が好ましく、H又はC1-4の有機基がより好ましく、H又はC1-4のアルキル基が更に好ましく、Hが最も好ましい。金属原子としては、1価または2価の金属原子が挙げられ、アルカリ金属(1族)またはアルカリ土類金属(2族)が好ましく、Na、KまたはLiがより好ましい。 Examples of the hydrophilic group (Y 3 ) in the fluorine-containing compound (A) include -NH 2 , -P(O)(OM) 2 , -OP(O)(OM) 2 , -SO 3 M, -OSO 3 M, and -COOM (in each formula, M is H, a metal atom, NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is H or an organic group, which may be the same or different. Any two of them may be bonded to each other to form a ring). Of these, the hydrophilic group is preferably -SO 3 M or -COOM, and more preferably -COOM. The organic group for R 7 is preferably an alkyl group. As R 7 , H or a C 1-10 organic group is preferable, H or a C 1-4 organic group is more preferable, H or a C 1-4 alkyl group is even more preferable, and H is most preferable. The metal atom may be a monovalent or divalent metal atom, preferably an alkali metal (group 1) or an alkaline earth metal (group 2), more preferably Na, K or Li.
一般式(A)におけるRaは、連結基である。本開示において「連結基」は、二価連結基を指す。連結基としては、単結合または少なくとも1個の炭素原子を含む基が好ましい。連結基の炭素数は、含フッ素化合物(A)の親水基を除く部分の炭素数が6以下になるように選択される。 In the general formula (A), R a is a linking group. In the present disclosure, the term "linking group" refers to a divalent linking group. As the linking group, a single bond or a group containing at least one carbon atom is preferred. The number of carbon atoms in the linking group is selected so that the number of carbon atoms in the portion excluding the hydrophilic group of the fluorine-containing compound (A) is 6 or less.
連結基は、鎖状又は分岐鎖状、環状又は非環状構造、飽和又は不飽和、置換又は非置換であってよく、所望により硫黄、酸素、及び窒素からなる群から選択される1つ以上のヘテロ原子を含み、所望によりエステル、アミド、スルホンアミド、カルボニル、カーボネート、ウレタン、尿素及びカルバメートからなる群から選択される1つ以上の官能基を含んでよい。連結基は、炭素原子を含まず、酸素、硫黄又は窒素等のカテナリーヘテロ原子であってもよい。The linking group may be linear or branched, cyclic or acyclic, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted, and may optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of sulfur, oxygen, and nitrogen, and may optionally contain one or more functional groups selected from the group consisting of esters, amides, sulfonamides, carbonyls, carbonates, urethanes, ureas, and carbamates. The linking group may not contain carbon atoms, but may be a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur, or nitrogen.
Raは、例えば、酸素、硫黄、窒素等のカテナリーヘテロ原子、又は、2価の有機基であることが好ましい。 R a is preferably, for example, a catenary heteroatom such as oxygen, sulfur or nitrogen, or a divalent organic group.
Raが2価の有機基である場合、炭素原子に結合する水素原子は、フッ素以外のハロゲン、例えば塩素等で置き換えられてもよく、二重結合を含んでも含まなくてもよい。また、Raは、鎖状及び分岐鎖状のいずれでもよく、環状及び非環状のいずれでもよい。また、Raは、官能基(例えば、エステル、エーテル、ケトン、アミン、ハロゲン化物等)を含んでもよい。 When R a is a divalent organic group, the hydrogen atom bonded to the carbon atom may be replaced with a halogen other than fluorine, such as chlorine, and may or may not contain a double bond. R a may be either linear or branched, and may be either cyclic or non-cyclic. R a may also contain a functional group (e.g., ester, ether, ketone, amine, halide, etc.).
Raはまた、非フッ素の2価の有機基であってもよいし、部分フッ素化又は過フッ素化された2価の有機基であってもよい。 R a may also be a non-fluorinated divalent organic group, or a partially fluorinated or perfluorinated divalent organic group.
Raとしては、例えば、炭素原子にフッ素原子が結合していない炭化水素基、炭素原子に結合する水素原子の一部がフッ素原子で置換された炭化水素基、炭素原子に結合する水素原子の全てがフッ素原子で置換された炭化水素基、-(C=O)-、-(C=O)-O-、又は、エーテル結合を含有する炭化水素基であってもよく、これらは酸素原子を含んでいてもよく、二重結合を含んでいてもよく、官能基を含んでいてもよい。 R a may be, for example, a hydrocarbon group in which no fluorine atom is bonded to a carbon atom, a hydrocarbon group in which some of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom are substituted with fluorine atoms, a hydrocarbon group in which all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom are substituted with fluorine atoms, -(C=O)-, -(C=O)-O-, or a hydrocarbon group containing an ether bond, which may contain an oxygen atom, a double bond, or a functional group.
Raは、-(C=O)-、-(C=O)-O-、又は、エーテル結合を含んでいてもよく、カルボニル基を含んでいてもよい炭素数1~4の炭化水素基であることが好ましく、該炭化水素基は、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がフッ素に置換されていてもよい。 R a is preferably -(C=O)-, -(C=O)-O-, or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may contain an ether bond and which may contain a carbonyl group, and in the hydrocarbon group, some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms may be substituted with fluorine.
Raは、好ましくはフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。これらは、直鎖状であることが好ましい。これらの炭素数は、含フッ素化合物(A)の親水基を除く部分の炭素数が6以下になるように選択される。 R a is preferably a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group. These are preferably linear. The number of carbon atoms is selected so that the carbon number of the moiety excluding the hydrophilic group of the fluorine-containing compound (A) is 6 or less.
含フッ素化合物(A)としては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができることから、一般式(A1):
CXiXk=CXj-O-R-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、Xj、Xk、Z1、Z2、kおよびY3は、前記したとおりであり、Rは、炭素数1~3のフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。)で表される化合物、および、一般式(A2):
CXiXk=CXj-CZ1Z2-O-R-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、Xj、Xk、Z1、Z2、kおよびY3は、前記したとおりであり、Rは、炭素数1または2のフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
As the fluorine-containing compound (A), a fluorine-containing compound represented by the general formula (A1): can be used since it can further suppress the adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization vessel while more smoothly promoting the polymerization of the fluorine-containing monomer:
CX i X k =CX j -OR-(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3
(wherein Xi, Xj , Xk , Z1 , Z2 , k and Y3 are as defined above, and R is a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group having 1 to 3 carbon atoms), and a compound represented by general formula (A2):
CX i X k =CX j -CZ 1 Z 2 -O-R-(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3
(wherein Xi, Xj , Xk , Z1 , Z2 , k and Y3 are as defined above, and R is a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group having 1 or 2 carbon atoms) is preferred.
含フッ素化合物(A)としては、なかでも、
CF2=CFOCF2-Y3、
CF2=CFOCF2CF2-Y3、
CF2=CFOCF2CF2CF2-Y3、
CF2=CFOCF2CF2CH2-Y3、
CF2=CFOCF2CF2CF2CF2-Y3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2-Y3、
CF2=CFOCF2CF2OCF(CF3)-Y3、
CF2=CFOCF2CF2OCF2-Y3、
CH2=CFCF2OCF2-Y3、
CH2=CFCF2OCF(CF3)-Y3、
CH2=CFCF2OCH2CF2-Y3、
CH2=CFCF2OCF2CF2-Y3、
CH2=CFCF2OCF2CH2-Y3、
CH2=CFCF2OCH2CF2CH2-Y3、
CH2=CFCF2OCF2CF2CH2-Y3、
CH2=CFCF2OCF2CF2CF2-Y3、
CH2=CFCF2OCF(CF3)CH2-Y3、
CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2-Y3、
CH2=CFCF2OCF2CF2OCF2-Y3、
CF2=CFCF2OCF2CF2CF2-Y3、
CF2=CFCF2OCF2CF(CF3)-Y3、
CF2=CFCF2OCF(CF3)-Y3、
CF2=CFCF2OCF(CF3)CH2-Y3、
CF2=CFCF2OCF(CF3)CF2-Y3、
が好ましい。
As the fluorine-containing compound (A), among others,
CF 2 =CFOCF 2 −Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 -Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 CF 2 -Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 CH 2 -Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 -Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 OCF(CF 3 )-Y 3 ,
CF 2 =CFOCF 2 CF 2 OCF 2 -Y 3 ,
CH2 = CFCF2OCF2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) -Y3 ,
CH2 = CFCF2OCH2CF2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF2CF2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF2CH2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCH2CF2CH2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF2CF2CH2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF2CF2CF2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) CH2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) CF2 - Y3 ,
CH2 = CFCF2OCF2CF2OCF2 - Y3 ,
CF 2 =CFCF 2 OCF 2 CF 2 CF 2 -Y 3 ,
CF 2 =CFCF 2 OCF 2 CF(CF 3 )-Y 3 ,
CF 2 =CFCF 2 OCF(CF 3 )-Y 3 ,
CF2 = CFCF2OCF ( CF3 ) CH2 - Y3 ,
CF 2 =CFCF 2 OCF(CF 3 )CF 2 -Y 3 ,
is preferred.
含フッ素化合物(A)の供給方法としては、特に限定されず、重合開始後の一時点で全量を一括して供給してもよいし、重合開始後に連続的に供給してもよいし、断続的に供給してもよい。たとえば、重合系に含フッ素単量体を連続的または断続的に供給する場合において、含フッ素化合物(A)を、含フッ素単量体の供給量が任意の量に達した時点から、含フッ素単量体の供給量が任意の時点に達するまで、断続的に供給してもよい。The method of supplying the fluorine-containing compound (A) is not particularly limited, and the entire amount may be supplied all at once at one time after the start of polymerization, or the fluorine-containing compound may be supplied continuously or intermittently after the start of polymerization. For example, when the fluorine-containing monomer is supplied continuously or intermittently to the polymerization system, the fluorine-containing compound (A) may be supplied intermittently from the time when the supply amount of the fluorine-containing monomer reaches a given amount until the supply amount of the fluorine-containing monomer reaches a given time.
含フッ素化合物(A)の供給時期は、重合開始後であれば特に限定されない。重合系に含フッ素単量体を連続的または断続的に供給する場合における、含フッ素化合物(A)を一括して供給する場合の好適な供給時点、または、含フッ素化合物(A)を連続的または断続的に供給する場合の好適な供給時期を以下に例示する。The timing of supplying the fluorine-containing compound (A) is not particularly limited as long as it is after the start of polymerization. In the case where the fluorine-containing monomer is continuously or intermittently supplied to the polymerization system, the preferred supply time point when the fluorine-containing compound (A) is supplied all at once, or the preferred supply time when the fluorine-containing compound (A) is supplied continuously or intermittently, are exemplified below.
含フッ素化合物(A)を重合開始後の一時点で一括して供給する場合、重合開始後に供給する含フッ素単量体の総供給量(g)に対する、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量(g)が5%に達した後に、含フッ素化合物(A)を供給することが好ましい。また、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量が、10%、20%、30%または40%に達した後に、含フッ素化合物(A)を供給することが好ましい。When the fluorine-containing compound (A) is supplied all at once at one time point after the start of polymerization, it is preferable to supply the fluorine-containing compound (A) after the amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 5% of the total amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization. It is also preferable to supply the fluorine-containing compound (A) after the amount of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 10%, 20%, 30% or 40%.
また、含フッ素化合物(A)を重合開始後の一時点で一括して供給する場合、重合開始後に供給する含フッ素単量体の総供給量(g)に対する、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量(g)が90%に達するまでに、含フッ素化合物(A)を供給することが好ましい。また、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量が、85%、80%、75%または70%に達するまでに、含フッ素化合物(A)を供給することが好ましい。In addition, when the fluorine-containing compound (A) is supplied all at once at one time point after the start of polymerization, it is preferable to supply the fluorine-containing compound (A) before the amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 90% of the total amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization. In addition, it is preferable to supply the fluorine-containing compound (A) before the amount of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 85%, 80%, 75% or 70%.
含フッ素化合物(A)を連続的または断続的に供給する場合、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制できることから、重合開始後に供給する含フッ素単量体の総供給量(g)に対する、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量(g)が5%に達した後に、含フッ素化合物(A)の供給を開始することが好ましい。また、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量が、10%、20%、30%または40%に達した後に、含フッ素化合物(A)の供給を開始することが好ましい。When the fluorine-containing compound (A) is supplied continuously or intermittently, adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank can be further suppressed, so it is preferable to start supplying the fluorine-containing compound (A) after the amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 5% of the total amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization. It is also preferable to start supplying the fluorine-containing compound (A) after the amount of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 10%, 20%, 30% or 40%.
また、含フッ素化合物(A)を連続的または断続的に供給する場合、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制できることから、重合開始後に供給する含フッ素単量体の総供給量(g)に対する、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量(g)が90%に達するまでに、含フッ素化合物(A)の供給を停止することが好ましい。また、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量が、85%、80%、75%または70%に達するまでに、含フッ素化合物(A)の供給を停止することが好ましい。In addition, when the fluorine-containing compound (A) is supplied continuously or intermittently, it is preferable to stop the supply of the fluorine-containing compound (A) before the amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 90% of the total amount (g) of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization, since this can further suppress adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank. In addition, it is preferable to stop the supply of the fluorine-containing compound (A) before the amount of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization reaches 85%, 80%, 75% or 70%.
含フッ素化合物(A)を重合開始直後に供給するとともに、重合反応が一定の時間進行した後に、含フッ素化合物(A)をさらに供給してもよい。たとえば、重合系に含フッ素単量体を連続的または断続的に供給する場合には、含フッ素化合物(A)を重合開始直後に供給するとともに、一定量の含フッ素単量体を供給した後に含フッ素化合物(A)をさらに供給してもよい。このような供給方法によって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制することができるだけでなく、重合により発生する含フッ素エラストマーの粒子数を増加させ、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができる。本開示において、「重合開始直後」とは、たとえば、重合系に含フッ素単量体を連続的または断続的に供給する場合には、重合開始後に供給する含フッ素単量体の総供給量(g)に対する、重合開始後に供給する含フッ素単量体の供給量(g)が1%に達する前の期間である。重合反応が一定の時間進行した後(一定量の含フッ素単量体を供給した後)に含フッ素化合物(A)をさらに供給する場合の含フッ素化合物(A)の供給時点または供給時期は、上記に例示した含フッ素化合物(A)を一括して供給する場合の好適な供給時点、または、含フッ素化合物(A)を連続的または断続的に供給する場合の好適な供給時期とすることができる。The fluorine-containing compound (A) may be supplied immediately after the start of polymerization, and after the polymerization reaction has proceeded for a certain period of time, the fluorine-containing compound (A) may be further supplied. For example, when the fluorine-containing monomer is continuously or intermittently supplied to the polymerization system, the fluorine-containing compound (A) may be supplied immediately after the start of polymerization, and the fluorine-containing compound (A) may be further supplied after a certain amount of the fluorine-containing monomer has been supplied. This supply method not only suppresses adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, but also increases the number of particles of the fluorine-containing elastomer generated by polymerization, and allows the polymerization of the fluorine-containing monomer to proceed more smoothly. In the present disclosure, "immediately after the start of polymerization" refers to, for example, the period before the amount of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization (g) reaches 1% of the total amount of the fluorine-containing monomer supplied after the start of polymerization, when the fluorine-containing monomer is continuously or intermittently supplied to the polymerization system. When the fluorine-containing compound (A) is further supplied after the polymerization reaction has proceeded for a certain period of time (after a certain amount of the fluorine-containing monomer has been supplied), the supply time or timing of the fluorine-containing compound (A) can be the preferred supply time when the fluorine-containing compound (A) is supplied all at once, or the preferred supply timing when the fluorine-containing compound (A) is supplied continuously or intermittently, as exemplified above.
含フッ素単量体の重合は、通常、重合系への重合開始剤の添加により開始されるので、含フッ素単量体の重合反応が開始された時点とは、通常、重合系に重合開始剤を添加した時点であり、重合系に重合開始剤を連続的にまたは断続的に添加する場合は、重合系に重合開始剤を最初に添加した時点である。本開示において、重合開始後とは、重合系に重合開始剤を最初に添加した時点より後で、含フッ素単量体の重合反応が終了する時点までの重合期間を意味する。また、本開示において、重合開始前とは、重合系に重合開始剤を最初に添加した時点およびその時点より前の期間を意味する。Since the polymerization of a fluorine-containing monomer is usually initiated by the addition of a polymerization initiator to the polymerization system, the time when the polymerization reaction of the fluorine-containing monomer is initiated is usually the time when the polymerization initiator is added to the polymerization system, and when the polymerization initiator is added to the polymerization system continuously or intermittently, it is the time when the polymerization initiator is first added to the polymerization system. In this disclosure, "after the start of polymerization" refers to the polymerization period from the time when the polymerization initiator is first added to the polymerization system to the time when the polymerization reaction of the fluorine-containing monomer is completed. In this disclosure, "before the start of polymerization" refers to the time when the polymerization initiator is first added to the polymerization system and the period before that time.
含フッ素単量体の重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量としては、水性媒体に対して、好ましくは30~5000質量ppmであり、より好ましくは80質量ppm以上であり、さらに好ましくは130質量ppm以上であり、特に好ましくは150質量ppm以上であり、最も好ましくは180質量ppm以上であり、また、より好ましくは1000質量ppm以下であり、さらに好ましくは500質量ppm以下であり、特に好ましくは450質量ppm以下である。含フッ素単量体の重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができる。The amount of fluorine-containing compound (A) supplied after the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer is preferably 30 to 5000 ppm by mass relative to the aqueous medium, more preferably 80 ppm by mass or more, even more preferably 130 ppm by mass or more, particularly preferably 150 ppm by mass or more, most preferably 180 ppm by mass or more, and more preferably 1000 ppm by mass or less, even more preferably 500 ppm by mass or less, particularly preferably 450 ppm by mass or less. By setting the amount of fluorine-containing compound (A) supplied after the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer within the above range, the polymerization of the fluorine-containing monomer can be more smoothly promoted while further suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
さらに、本開示の製造方法においては、含フッ素単量体の重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量が、300質量ppm以下であってもよく、250質量ppm以下であってもよく、200質量ppm以下であってもよい。本開示の製造方法は、特定の構造を有する含フッ素化合物(A)を用いるものであることから、このように含フッ素化合物(A)の供給量が極めて少ない場合であっても、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、含フッ素単量体の重合を円滑に進行させることができる。Furthermore, in the production method of the present disclosure, the amount of fluorine-containing compound (A) supplied after the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer may be 300 ppm by mass or less, 250 ppm by mass or less, or 200 ppm by mass or less. Since the production method of the present disclosure uses a fluorine-containing compound (A) having a specific structure, even when the amount of fluorine-containing compound (A) supplied is extremely small, the polymerization of the fluorine-containing monomer can be smoothly carried out while suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank.
本開示において、重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量とは、含フッ素単量体の重合開始後、含フッ素単量体の重合反応が終了するまでに、重合系に供給される含フッ素化合物(A)の供給量であり、含フッ素単量体の重合反応が開始した時点およびその時点より前に重合系に供給される含フッ素化合物(A)の供給量を含まない。In the present disclosure, the amount of fluorine-containing compound (A) supplied after the initiation of polymerization refers to the amount of fluorine-containing compound (A) supplied to the polymerization system after the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer until the completion of the polymerization reaction of the fluorine-containing monomer, and does not include the amount of fluorine-containing compound (A) supplied to the polymerization system at or before the start of the polymerization reaction of the fluorine-containing monomer.
本開示の製造方法においては、含フッ素単量体の重合開始後に含フッ素化合物(A)を供給するが、含フッ素単量体の重合開始前にも、含フッ素化合物(A)を供給することが好ましい。含フッ素化合物(A)を、含フッ素単量体の重合開始前にも供給することにより、重合により発生する含フッ素エラストマー粒子の数を増加させることができ、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができる。In the production method of the present disclosure, the fluorine-containing compound (A) is supplied after the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer, but it is preferable to also supply the fluorine-containing compound (A) before the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer. By supplying the fluorine-containing compound (A) before the initiation of polymerization of the fluorine-containing monomer, the number of fluorine-containing elastomer particles generated by polymerization can be increased, and the polymerization of the fluorine-containing monomer can be made to proceed more smoothly.
含フッ素単量体の重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量としては、水性媒体に対して、好ましくは5~5000質量ppmであり、より好ましくは10質量ppm以上であり、さらに好ましくは15質量ppm以上であり、より好ましくは1000質量ppm以下であり、さらに好ましくは500質量ppm以下であり、特に好ましくは300質量ppm以下であり、最も好ましくは200質量ppm以下である。含フッ素単量体の重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量を上記の範囲内とすることによって、多くの含フッ素エラストマー粒子を発生させることができ、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができる。The amount of fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization of the fluorine-containing monomer is preferably 5 to 5000 ppm by mass, more preferably 10 ppm by mass or more, even more preferably 15 ppm by mass or more, more preferably 1000 ppm by mass or less, even more preferably 500 ppm by mass or less, particularly preferably 300 ppm by mass or less, and most preferably 200 ppm by mass or less, relative to the aqueous medium. By setting the amount of fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization of the fluorine-containing monomer within the above range, many fluorine-containing elastomer particles can be generated, and the polymerization of the fluorine-containing monomer can proceed more smoothly.
さらに、本開示の製造方法においては、含フッ素単量体の重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量が、150質量ppm以下であってもよく、100質量ppm以下であってもよく、70質量ppm以下であってもよい。本開示の製造方法は、特定の構造を有する含フッ素化合物(A)を用いるものであることから、重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量が極めて少ない場合であっても、十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができ、含フッ素単量体の重合を円滑に進行させることができる。Furthermore, in the production method of the present disclosure, the amount of fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization of the fluorine-containing monomer may be 150 ppm by mass or less, 100 ppm by mass or less, or 70 ppm by mass or less. Since the production method of the present disclosure uses a fluorine-containing compound (A) having a specific structure, even if the amount of fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization is extremely small, a sufficient number of fluorine-containing elastomer particles can be generated, and the polymerization of the fluorine-containing monomer can be smoothly promoted.
重合開始前後に含フッ素化合物(A)を供給する場合、含フッ素単量体の重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量および含フッ素単量体の重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量の合計としては、水性媒体に対して、好ましくは30~5000質量ppmであり、より好ましくは100質量ppm以上であり、さらに好ましくは150質量ppm以上であり、特に好ましくは200質量ppm以上であり、最も好ましくは250質量ppm以上であり、また、より好ましくは1000質量ppm以下であり、さらに好ましくは500質量ppm以下である。含フッ素化合物(A)の供給量の合計を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、一層高い重合速度で一層多くの含フッ素エラストマー粒子を発生させることができ、さらに、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができる。When the fluorine-containing compound (A) is supplied before or after the start of polymerization, the total amount of the fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization of the fluorine-containing monomer and the total amount of the fluorine-containing compound (A) supplied after the start of polymerization of the fluorine-containing monomer is preferably 30 to 5000 ppm by mass, more preferably 100 ppm by mass or more, even more preferably 150 ppm by mass or more, particularly preferably 200 ppm by mass or more, most preferably 250 ppm by mass or more, and more preferably 1000 ppm by mass or less, and even more preferably 500 ppm by mass or less, relative to the aqueous medium. By setting the total amount of the fluorine-containing compound (A) supplied within the above range, it is possible to generate more fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, and furthermore, it is possible to proceed with the polymerization of the fluorine-containing monomer more smoothly.
さらに、本開示の製造方法においては、重合開始前後に含フッ素化合物(A)を供給する場合、含フッ素単量体の重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量および含フッ素単量体の重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量の合計が、450質量ppm以下であってもよく、400質量ppm以下であってもよく、350質量ppm以下であってもよく、300質量ppm以下であってもよく、250質量ppm以下であってもよい。本開示の製造方法は、特定の構造を有する含フッ素化合物(A)を用いるものであることから、含フッ素化合物(A)の総供給量が極めて少ない場合であっても、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を抑制しながら、十分な重合速度で十分な数の含フッ素エラストマー粒子を発生させることができ、さらに、含フッ素単量体の重合を円滑に進行させることができる。Furthermore, in the production method of the present disclosure, when the fluorine-containing compound (A) is supplied before and after the start of polymerization, the total amount of the fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization of the fluorine-containing monomer and the amount of the fluorine-containing compound (A) supplied after the start of polymerization of the fluorine-containing monomer may be 450 ppm by mass or less, 400 ppm by mass or less, 350 ppm by mass or less, 300 ppm by mass or less, or 250 ppm by mass or less. Since the production method of the present disclosure uses a fluorine-containing compound (A) having a specific structure, even if the total amount of the fluorine-containing compound (A) supplied is extremely small, a sufficient number of fluorine-containing elastomer particles can be generated at a sufficient polymerization rate while suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, and further, the polymerization of the fluorine-containing monomer can be smoothly promoted.
重合開始前後に含フッ素化合物(A)を供給する場合の、重合開始前に供給する含フッ素化合物(A)の供給量(a)と、重合開始後に供給する含フッ素化合物(A)の供給量(b)との質量比((a)/(b))としては、好ましくは1/20~2/1であり、より好ましくは1/10~1/1であり、さらに好ましくは1/10~7/10である。質量比((a)/(b))を上記の範囲内とすることによって、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、一層高い重合速度で一層多くの含フッ素エラストマー粒子を発生させることができ、さらに、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができる。When the fluorine-containing compound (A) is supplied before or after the start of polymerization, the mass ratio ((a)/(b)) of the amount (a) of the fluorine-containing compound (A) supplied before the start of polymerization to the amount (b) of the fluorine-containing compound (A) supplied after the start of polymerization is preferably 1/20 to 2/1, more preferably 1/10 to 1/1, and even more preferably 1/10 to 7/10. By setting the mass ratio ((a)/(b)) within the above range, it is possible to generate more fluorine-containing elastomer particles at a higher polymerization rate while further suppressing adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, and furthermore, it is possible to proceed with the polymerization of the fluorine-containing monomer more smoothly.
含フッ素化合物(A)の供給方法としては、たとえば、ポンプを用いて重合槽に接続した管から含フッ素化合物(A)を供給する方法が挙げられる。含フッ素化合物(A)の供給速度は、一定であってもよいし、変化させてもよい。また、含フッ素化合物(A)を連続的に滴下してもよい。また、含フッ素化合物(A)を水に溶解または分散させることにより含フッ素化合物(A)の水溶液を調製してから、含フッ素化合物(A)の水溶液を供給してもよい。 As a method for supplying the fluorine-containing compound (A), for example, a method of supplying the fluorine-containing compound (A) from a pipe connected to the polymerization tank using a pump can be mentioned. The supply rate of the fluorine-containing compound (A) may be constant or may be changed. The fluorine-containing compound (A) may also be continuously added dropwise. Alternatively, the fluorine-containing compound (A) may be dissolved or dispersed in water to prepare an aqueous solution of the fluorine-containing compound (A), and then the aqueous solution of the fluorine-containing compound (A) may be supplied.
本開示の製造方法において、含フッ素単量体の重合は、たとえば、攪拌機を備えた耐圧の重合槽に、水性媒体を仕込み、脱酸素後、単量体を仕込み、所定の温度にし、重合開始剤を添加して重合を開始し、重合開始後に含フッ素化合物(A)を重合槽に供給することによって行うことができる。また、重合開始後に含フッ素化合物(A)を重合槽に供給するとともに、重合開始前にも含フッ素化合物(A)を重合槽に供給してよい。反応の進行とともに圧力が低下するので、初期圧力を維持するように、追加の単量体を連続的又は間欠的に追加供給し、所定量の単量体を供給した時点で、供給を停止し、反応容器内の単量体をパージし、温度を室温に戻して反応を終了させる。In the manufacturing method of the present disclosure, the polymerization of the fluorine-containing monomer can be carried out, for example, by charging an aqueous medium into a pressure-resistant polymerization tank equipped with a stirrer, deoxidizing, charging the monomer, bringing the temperature to a predetermined level, adding a polymerization initiator to start polymerization, and supplying the fluorine-containing compound (A) to the polymerization tank after the start of polymerization. In addition to supplying the fluorine-containing compound (A) to the polymerization tank after the start of polymerization, the fluorine-containing compound (A) may also be supplied to the polymerization tank before the start of polymerization. Since the pressure decreases as the reaction progresses, additional monomer is continuously or intermittently supplied to maintain the initial pressure, and when a predetermined amount of monomer has been supplied, the supply is stopped, the monomer in the reaction vessel is purged, and the temperature is returned to room temperature to terminate the reaction.
本開示の製造方法において、重合開始剤の存在下に重合を行ってもよい。In the manufacturing method of the present disclosure, polymerization may be carried out in the presence of a polymerization initiator.
重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が挙げられる。重合開始剤としては、含フッ素単量体を重合する温度において、ラジカルを発生しうるものであれば特に限定されず、油溶性重合開始剤、水溶性重合開始剤などを使用することができるが、水溶性重合開始剤が好ましい。また、重合開始剤を、還元剤などと組み合わせて、レドックス開始剤として用いてもよい。 The polymerization initiator may be a radical polymerization initiator. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals at the temperature at which the fluorine-containing monomer is polymerized. Oil-soluble polymerization initiators, water-soluble polymerization initiators, etc. may be used, but water-soluble polymerization initiators are preferred. The polymerization initiator may also be used as a redox initiator in combination with a reducing agent, etc.
含フッ素単量体を重合する際の重合開始剤の量は、単量体の種類、目的とする含フッ素エラストマーの分子量、反応速度によって適宜決定される。重合開始剤の量は、目的とする含フッ素エラストマーの分子量や、重合反応速度によって適宜決定されるが、単量体全量100質量%に対して、好ましくは0.00001~10質量%であり、より好ましくは0.0001~1質量%である。The amount of polymerization initiator used when polymerizing a fluorine-containing monomer is determined appropriately depending on the type of monomer, the molecular weight of the desired fluorine-containing elastomer, and the reaction rate. The amount of polymerization initiator is determined appropriately depending on the molecular weight of the desired fluorine-containing elastomer and the polymerization reaction rate, but is preferably 0.00001 to 10% by mass, and more preferably 0.0001 to 1% by mass, relative to 100% by mass of the total amount of monomer.
重合開始剤としては、油溶性ラジカル重合開始剤、水溶性ラジカル重合開始剤、またはアゾ化合物を使用できる。 As a polymerization initiator, an oil-soluble radical polymerization initiator, a water-soluble radical polymerization initiator, or an azo compound can be used.
油溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の油溶性の過酸化物であってよく、たとえばジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジsec-ブチルパーオキシジカーボネートなどのジアルキルパーオキシカーボネート類、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエステル類、ジt-ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類などが、また、ジ(ω-ハイドロ-ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(ω-ハイドロ-ヘキサデカフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロバレリル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロヘプタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロノナノイル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-ヘキサフルオロブチリル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-デカフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(ω-クロロ-テトラデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ω-ハイドロ-ドデカフルオロヘプタノイル-ω-ハイドロヘキサデカフルオロノナノイル-パーオキサイド、ω-クロロ-ヘキサフルオロブチリル-ω-クロロ-デカフルオロヘキサノイル-パーオキサイド、ω-ハイドロドデカフルオロヘプタノイル-パーフルオロブチリル-パーオキサイド、ジ(ジクロロペンタフルオロブタノイル)パーオキサイド、ジ(トリクロロオクタフルオロヘキサノイル)パーオキサイド、ジ(テトラクロロウンデカフルオロオクタノイル)パーオキサイド、ジ(ペンタクロロテトラデカフルオロデカノイル)パーオキサイド、ジ(ウンデカクロロドトリアコンタフルオロドコサノイル)パーオキサイドなどのジ[パーフロロ(またはフルオロクロロ)アシル]パーオキサイド類などが代表的なものとしてあげられる。The oil-soluble radical polymerization initiator may be a known oil-soluble peroxide, for example, dialkyl peroxycarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate and disec-butyl peroxydicarbonate, peroxyesters such as t-butyl peroxyisobutyrate and t-butyl peroxypivalate, dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, and also di(ω-hydro-dodecafluoroheptanoyl) peroxide, di(ω-hydro-tetradecafluorooctanoyl) peroxide, di(ω-hydro-hexadecafluorononanoyl) peroxide, di(perfluorobutyryl) peroxide, di(perfluorovaleryl) peroxide, di(perfluorohexanoyl) peroxide, di(perfluoroheptanoyl) peroxide, di(perfluorooctanoyl) peroxide, di(perfluorononanoyl) peroxide, di(ω-chloro Representative examples of the perfluoro(or fluorochloro)acyl]peroxides include di(ω-hexafluorobutyryl)peroxide, di(ω-chloro-decafluorohexanoyl)peroxide, di(ω-chloro-tetradecafluorooctanoyl)peroxide, ω-hydro-dodecafluoroheptanoyl-ω-hydrohexadecafluorononanoyl-peroxide, ω-chloro-hexafluorobutyryl-ω-chloro-decafluorohexanoyl-peroxide, ω-hydrododecafluoroheptanoyl-perfluorobutyryl-peroxide, di(dichloropentafluorobutanoyl)peroxide, di(trichlorooctafluorohexanoyl)peroxide, di(tetrachloroundecafluorooctanoyl)peroxide, di(pentachlorotetradecafluorodecanoyl)peroxide, and di(undecachlorodotriacontafluorodocosanoyl)peroxide.
アゾ化合物としては、アゾジカルボキシレ-ト、アゾジカルボキシルジアミド、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス2,4-ジメチルバレロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)が挙げられる。 Examples of azo compounds include azodicarboxylate, azodicarboxylamide, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis 2,4-dimethylvaleronitrile, 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride, and 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid).
水溶性ラジカル重合開始剤としては、公知の水溶性過酸化物であってよく、たとえば、過硫酸、過ホウ酸、過塩素酸、過リン酸、過炭酸などのアンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタル酸パーオキシド等の有機過酸化物、t-ブチルパーマレエート、t-ブチルハイドロパーオキサイドなどがあげられる。亜硫酸塩類のような還元剤も併せて含んでもよく、その使用量は過酸化物に対して0.1~20倍であってよい。The water-soluble radical polymerization initiator may be a known water-soluble peroxide, such as ammonium, potassium, or sodium salts of persulfuric acid, perboric acid, perchloric acid, perphosphoric acid, or percarbonic acid; organic peroxides such as disuccinic acid peroxide or diglutaric acid peroxide; t-butyl permaleate; or t-butyl hydroperoxide. A reducing agent such as sulfites may also be included, and the amount used may be 0.1 to 20 times the amount of the peroxide.
水溶性過酸化物としては、発生ラジカル量の調整が容易であることから、過硫酸の塩が好ましく、過硫酸カリウム(K2S2O8)、過硫酸アンモニウム((NH4)2S2O8)、過硫酸ナトリウム(Na2S2O8)が好ましく、過硫酸アンモニウムが最も好ましい。 As the water-soluble peroxide, a salt of persulfuric acid is preferable because the amount of radicals generated can be easily adjusted. Potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), and sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ) are preferable, and ammonium persulfate is most preferable.
重合温度が45℃以上で水溶性過酸化物を用いて重合を実施する場合には、還元剤を用いずに、重合することが好ましい。When polymerization is carried out using water-soluble peroxides at a polymerization temperature of 45°C or higher, it is preferable to polymerize without using a reducing agent.
例えば、60℃以下の低温で重合を実施する場合等では、重合開始剤として、酸化剤と還元剤を組み合わせるレドックス開始剤を用いるのが好ましい。すなわち、上記重合は、レドックス開始剤の存在下で行なうことが好ましい。For example, when polymerization is carried out at a low temperature of 60°C or less, it is preferable to use a redox initiator that combines an oxidizing agent and a reducing agent as the polymerization initiator. In other words, it is preferable to carry out the above polymerization in the presence of a redox initiator.
酸化剤としては、過硫酸塩、有機過酸化物、過マンガン酸カリウム、三酢酸マンガン、セリウム硝酸アンモニウム、臭素酸塩等が挙げられる。還元剤としては、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、臭素酸塩、ジイミン、シュウ酸、スルフィン酸金属塩等が挙げられる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムが挙げられる。亜硫酸塩としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウムが挙げられる。開始剤の分解速度を上げるため、レドックス開始剤の組み合わせには、銅塩、鉄塩を加えることも好ましい。銅塩としては、硫酸銅(II)、鉄塩としては硫酸鉄(II)が挙げられる。また、銅塩、鉄塩を用いる場合、キレート剤を加えることが特に好ましい。キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩2水和物が好ましい。Examples of oxidizing agents include persulfates, organic peroxides, potassium permanganate, manganese triacetate, cerium ammonium nitrate, and bromates. Examples of reducing agents include sulfites, bisulfites, bromates, diimines, oxalic acid, and metal sulfinates. Examples of persulfates include ammonium persulfate, potassium persulfate, and sodium persulfate. Examples of sulfites include sodium sulfite and ammonium sulfite. In order to increase the decomposition rate of the initiator, it is also preferable to add a copper salt or an iron salt to the combination of redox initiators. Examples of copper salts include copper(II) sulfate, and examples of iron salts include iron(II) sulfate. In addition, when using copper salts or iron salts, it is particularly preferable to add a chelating agent. As a chelating agent, disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid dihydrate is preferable.
レドックス開始剤としては、例えば、過マンガン酸カリウム/シュウ酸、過硫酸アンモニウム/重亜硫酸塩/硫酸鉄(II)、過硫酸アンモニウム/亜硫酸塩/硫酸鉄(II)、過硫酸アンモニウム/亜硫酸塩、過硫酸アンモニウム/硫酸鉄(II)、三酢酸マンガン/シュウ酸、セリウム硝酸アンモニウム/シュウ酸、臭素酸塩/亜硫酸塩、臭素酸塩/重亜硫酸塩、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物等が挙げられ、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物が好ましい。Examples of redox initiators include potassium permanganate/oxalic acid, ammonium persulfate/bisulfite/ferrous sulfate, ammonium persulfate/sulfite/ferrous sulfate, ammonium persulfate/sulfite, ammonium persulfate/ferrous sulfate, manganese triacetate/oxalic acid, cerium ammonium nitrate/oxalic acid, bromate/sulfite, bromate/bisulfite, ammonium persulfate/sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate, and the like, with ammonium persulfate/sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate being preferred.
レドックス開始剤を用いる場合は、酸化剤又は還元剤のいずれかをあらかじめ重合槽に仕込み、ついでもう一方を連続的又は断続的に加えて重合を開始させてもよい。例えば、過硫酸アンモニウム/ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物を用いる場合、重合槽に過硫酸アンモニウムを仕込み、そこへヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム2水和物を連続的に添加することが好ましい。When a redox initiator is used, either the oxidizing agent or the reducing agent may be charged in advance to the polymerization tank, and then the other may be added continuously or intermittently to initiate polymerization. For example, when ammonium persulfate/sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate is used, it is preferable to charge ammonium persulfate in the polymerization tank and continuously add sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate thereto.
レドックス開始剤における、過硫酸塩の使用量は、重合に用いる上記水性媒体に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.01~1.5質量%がより好ましく、0.05~1.0質量%が特に好ましい。The amount of persulfate used in the redox initiator is preferably 0.001 to 2.0 mass %, more preferably 0.01 to 1.5 mass %, and particularly preferably 0.05 to 1.0 mass %, relative to the above-mentioned aqueous medium used for polymerization.
還元剤の使用量は、重合に用いる上記水性媒体に対して、1~30質量%が好ましく、3~25質量%がより好ましく、5~20質量%が特に好ましい。The amount of reducing agent used is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 3 to 25% by mass, and particularly preferably 5 to 20% by mass, relative to the aqueous medium used for polymerization.
また、第三成分(上記銅塩、鉄塩等)の使用量は、重合に用いる上記水性媒体に対して、0.001~0.5質量%が好ましく、0.005~0.4質量%がより好ましく、0.01~0.3質量%が特に好ましい。In addition, the amount of the third component (the above copper salt, iron salt, etc.) used is preferably 0.001 to 0.5 mass %, more preferably 0.005 to 0.4 mass %, and particularly preferably 0.01 to 0.3 mass %, relative to the above aqueous medium used in the polymerization.
本開示の製造方法において、さらに連鎖移動剤の存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。連鎖移動剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、炭化水素、エステル、エーテル、アルコール、ケトン、含ハロゲン化合物、カーボネート等を用いることができる。なかでも、イソペンタン、マロン酸ジエチル及び酢酸エチルは、反応速度が低下しにくいという観点から好ましく、I(CF2)4I、I(CF2)6I、ICH2I等のジヨウ素化合物は、ポリマー末端のヨウ素化が可能で、反応性ポリマーとして使用できる観点から好ましい。 In the production method of the present disclosure, the fluorine-containing monomer may be polymerized in the presence of a chain transfer agent. As the chain transfer agent, a known one may be used, for example, a hydrocarbon, an ester, an ether, an alcohol, a ketone, a halogen-containing compound, a carbonate, etc. Among them, isopentane, diethyl malonate, and ethyl acetate are preferred from the viewpoint of being unlikely to decrease the reaction rate, and diiodine compounds such as I(CF 2 ) 4 I, I(CF 2 ) 6 I, and ICH 2 I are preferred from the viewpoint of being capable of iodinating the polymer terminal and being usable as a reactive polymer.
連鎖移動剤としては、特に、臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することが好ましい。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用して行う重合方法としては、たとえば、ヨウ素移動重合又は臭素移動重合が挙げられる。As the chain transfer agent, it is particularly preferable to use a bromine compound or an iodine compound. Examples of polymerization methods using a bromine compound or an iodine compound include iodine transfer polymerization and bromine transfer polymerization.
ヨウ素化合物及び臭素化合物は非水溶性で乳化しにくい。そのため、元来乳化重合では制限があり、界面活性剤を多量に使用しなければならない傾向があった。本開示の製造方法により、従来用いられてきた界面活性剤の非存在下であっても、ヨウ素化合物又は臭素化合物を使用する重合、例えば、ヨウ素移動重合又は臭素移動重合によって、含フッ素エラストマーを得ることが可能となった。Iodine compounds and bromine compounds are water-insoluble and difficult to emulsify. Therefore, emulsion polymerization is inherently limited, and there has been a tendency to require the use of large amounts of surfactants. The manufacturing method disclosed herein makes it possible to obtain a fluorine-containing elastomer by polymerization using an iodine compound or a bromine compound, for example, iodine transfer polymerization or bromine transfer polymerization, even in the absence of surfactants that have been used conventionally.
ヨウ素移動重合は、炭素-ヨウ素結合の解離エネルギーが低いためラジカル的に活性で、ラジカル重合反応の過程では連鎖移動反応が関与することにより起こる、ラジカル的連鎖再賦活化機構によるリビングラジカル重合を利用する方法のことである。反応条件については公知の条件を適宜利用することができ、特に限定されないが、例えば、「高分子論文集、Vol.49、No.10、pp.765-783、1992年10月」及び特開昭53-3495号公報等に記載の条件を適宜採用することができる。ヨウ素化合物の代わりに臭素化合物を使用して同様の重合を行うことができ、本開示では、このような重合を臭素移動重合という。Iodine transfer polymerization is a method that utilizes living radical polymerization by a radical chain reactivation mechanism, which occurs due to the low dissociation energy of the carbon-iodine bond, which is radically active and involves a chain transfer reaction during the radical polymerization reaction. The reaction conditions can be appropriately selected from known conditions and are not particularly limited. For example, the conditions described in "Collection of Polymers, Vol. 49, No. 10, pp. 765-783, October 1992" and JP-A-53-3495 can be appropriately adopted. A similar polymerization can be performed using a bromine compound instead of an iodine compound, and in this disclosure, such polymerization is referred to as bromine transfer polymerization.
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性などの点から、ヨウ素移動重合が好ましい。Among these, iodine transfer polymerization is preferred in terms of polymerization reactivity, crosslinking reactivity, etc.
臭素化合物又はヨウ素化合物の代表例としては、たとえば、一般式:
R8IxBry
(式中、xおよびyはそれぞれ0~2の整数であり、かつ1≦x+y≦2を満たすものであり、R8は炭素数1~16の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数1~3の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい)で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、架橋点として機能する。
Representative examples of the bromine compound or iodine compound include compounds represented by the general formula:
R8IxBr y
(wherein x and y are each an integer of 0 to 2 and satisfy 1≦x+y≦2, and R8 is a saturated or unsaturated fluorohydrocarbon group or chlorofluorohydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, which may contain an oxygen atom). By using a bromine compound or iodine compound, iodine or bromine is introduced into the polymer and functions as a crosslinking point.
臭素化合物及びヨウ素化合物としては、たとえば1,3-ジヨードパーフルオロプロパン、2-ヨードパーフルオロプロパン、1,3-ジヨード-2-クロロパーフルオロプロパン、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,5-ジヨード-2,4-ジクロロパーフルオロペンタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、1,8-ジヨードパーフルオロオクタン、1,12-ジヨードパーフルオロドデカン、1,16-ジヨードパーフルオロヘキサデカン、ジヨードメタン、1,2-ジヨードエタン、1,3-ジヨード-n-プロパン、CF2Br2、BrCF2CF2Br、CF3CFBrCF2Br、CFClBr2、BrCF2CFClBr、CFBrClCFClBr、BrCF2CF2CF2Br、BrCF2CFBrOCF3、1-ブロモ-2-ヨードパーフルオロエタン、1-ブロモ-3-ヨードパーフルオロプロパン、1-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブタン、2-ブロモ-3-ヨードパーフルオロブタン、3-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブテン-1、2-ブロモ-4-ヨードパーフルオロブテン-1、ベンゼンのモノヨードモノブロモ置換体、ジヨードモノブロモ置換体、ならびに(2-ヨードエチル)および(2-ブロモエチル)置換体などがあげられ、これらの化合物は、単独で使用してもよく、相互に組み合わせて使用することもできる。
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性、入手容易性などの点から、臭素を含まず、ヨウ素のみを含む化合物が好ましく、1,4-ジヨードパーフルオロブタン、1,6-ジヨードパーフルオロヘキサン、又は、2-ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
Examples of the bromine compounds and iodine compounds include 1,3-diiodoperfluoropropane, 2-iodoperfluoropropane, 1,3-diiodo-2-chloroperfluoropropane, 1,4-diiodoperfluorobutane, 1,5-diiodo-2,4-dichloroperfluoropentane, 1,6-diiodoperfluorohexane, 1,8-diiodoperfluorooctane, 1,12-diiodoperfluorododecane, 1,16-diiodoperfluorohexadecane, diiodomethane, 1,2-diiodoethane, 1,3-diiodo-n-propane, CF 2 Br 2 , BrCF 2 CF 2 Br, CF 3 CFBrCF 2 Br, CFClBr 2 , BrCF 2 CFClBr , CFBrClCFClBr, BrCF 2 Examples of such compounds include CF 2 CF 2 Br, BrCF 2 CFBrOCF 3 , 1-bromo-2-iodoperfluoroethane, 1-bromo-3-iodoperfluoropropane, 1-bromo-4-iodoperfluorobutane, 2-bromo-3-iodoperfluorobutane, 3-bromo-4-iodoperfluorobutene-1, 2-bromo-4-iodoperfluorobutene-1, monoiodomonobromo-substituted benzene, diiodomonobromo-substituted benzene, and (2-iodoethyl) and (2-bromoethyl)-substituted benzene. These compounds may be used alone or in combination with each other.
Among these, from the viewpoints of polymerization reactivity, crosslinking reactivity, availability, and the like, compounds that do not contain bromine and contain only iodine are preferred, and it is preferable to use 1,4-diiodoperfluorobutane, 1,6-diiodoperfluorohexane, or 2-iodoperfluoropropane.
連鎖移動剤の量は、重合で使用される単量体全量に対して、好ましくは0.2×10-3~2モル%であり、より好ましくは1.0×10-3~1モル%である。 The amount of the chain transfer agent is preferably 0.2×10 −3 to 2 mol %, more preferably 1.0×10 −3 to 1 mol %, based on the total amount of monomers used in the polymerization.
水性媒体は、水を含む液体を意味する。水性媒体は、水を含むものであれば特に限定されず、水と、例えば、アルコール、エーテル、ケトン等のフッ素非含有有機溶媒、及び/又は、沸点が40℃以下であるフッ素含有有機溶媒とを含むものであってもよい。The aqueous medium means a liquid containing water. The aqueous medium is not particularly limited as long as it contains water, and may contain water and, for example, a fluorine-free organic solvent such as an alcohol, ether, or ketone, and/or a fluorine-containing organic solvent having a boiling point of 40° C. or less.
含フッ素単量体の重合において、pH調整剤として、リン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水などを用いてもよい。In the polymerization of fluorine-containing monomers, phosphates, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia water, etc. may be used as pH adjusters.
水性媒体は酸性であることが好ましい。酸性の水性媒体を用いて、含フッ素化合物(A)の存在下に、含フッ素単量体を重合することによって、重合槽への含フッ素ポリマーの付着を一層抑制できる。水性媒体のpHとしては、好ましくは7以下であり、より好ましくは6以下であり、好ましくは3以上である。The aqueous medium is preferably acidic. By polymerizing the fluorine-containing monomer in the presence of the fluorine-containing compound (A) using an acidic aqueous medium, adhesion of the fluorine-containing polymer to the polymerization tank can be further suppressed. The pH of the aqueous medium is preferably 7 or less, more preferably 6 or less, and preferably 3 or more.
本開示の製造方法において、含フッ素単量体重合種粒子の存在下または非存在下に、含フッ素単量体を重合してもよい。In the manufacturing method disclosed herein, the fluorine-containing monomer may be polymerized in the presence or absence of fluorine-containing monomer polymerization seed particles.
上記「含フッ素単量体重合種粒子」は、含フッ素単量体を水性媒体中で重合することにより得られるものであって、重合反応系を構成する単量体、添加剤(例えば、重合開始剤等)等の成分の種類や存在割合、反応条件等が異なる第2の重合時に存在させるものである。含フッ素単量体重合種粒子は、含フッ素単量体の重合時にいわゆる種粒子として作用し、該種粒子存在下の含フッ素単量体の重合、いわゆるシード重合を構成するものである。本開示の製造方法においては、含フッ素単量体を重合する際に、このようなシード重合を行わないものであってよい。The above-mentioned "fluorine-containing monomer polymerization seed particles" are obtained by polymerizing a fluorine-containing monomer in an aqueous medium, and are present during the second polymerization in which the types and proportions of components such as monomers and additives (e.g., polymerization initiators) that constitute the polymerization reaction system, and reaction conditions, etc. are different. The fluorine-containing monomer polymerization seed particles act as so-called seed particles during the polymerization of the fluorine-containing monomer, and constitute the polymerization of the fluorine-containing monomer in the presence of the seed particles, that is, the so-called seed polymerization. In the production method disclosed herein, such seed polymerization may not be performed when polymerizing the fluorine-containing monomer.
本開示の製造方法において、含フッ素単量体を重合するための重合温度としては、10~120℃が好ましく、20~100℃がさらに好ましい。また、重合温度としては、水性分散液の安定性、付着率の低減の観点から、15~60℃が好ましく、18~55℃がより好ましく、20~50℃がさらに好ましい。また、重合温度としては、重合速度が高く、さらには、優れた物性を有する成形品を与える含フッ素エラストマーが得られることから、60~120℃が好ましく、60~100℃がより好ましく、70~90℃がさらに好ましい。In the manufacturing method of the present disclosure, the polymerization temperature for polymerizing the fluorine-containing monomer is preferably 10 to 120°C, more preferably 20 to 100°C. From the viewpoints of the stability of the aqueous dispersion and the reduction of the adhesion rate, the polymerization temperature is preferably 15 to 60°C, more preferably 18 to 55°C, and even more preferably 20 to 50°C. The polymerization temperature is preferably 60 to 120°C, more preferably 60 to 100°C, and even more preferably 70 to 90°C, since a fluorine-containing elastomer that has a high polymerization rate and gives a molded product with excellent physical properties can be obtained.
本開示の製造方法において、含フッ素単量体を重合するための重合圧力としては、0.5~10MPaGが好ましく、1~7MPaGがより好ましい。In the manufacturing method disclosed herein, the polymerization pressure for polymerizing the fluorine-containing monomer is preferably 0.5 to 10 MPaG, and more preferably 1 to 7 MPaG.
本開示の製造方法は、含フッ素化合物(A)および水性媒体の存在下に、含フッ素単量体を重合することから、重合槽へのポリマー(含フッ素エラストマー)の付着を抑制することができる。重合槽へのポリマー付着率としては、好ましくは8質量%以下であり、より好ましくは4質量%以下であり、さらに好ましくは3質量%以下であり、最も好ましくは2質量%以下である。In the manufacturing method of the present disclosure, a fluorine-containing monomer is polymerized in the presence of a fluorine-containing compound (A) and an aqueous medium, and therefore adhesion of the polymer (fluorine-containing elastomer) to the polymerization tank can be suppressed. The rate of polymer adhesion to the polymerization tank is preferably 8% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, even more preferably 3% by mass or less, and most preferably 2% by mass or less.
ポリマー付着率は、重合終了後に重合槽に付着したポリマー付着物の質量の、重合終了後のポリマー(含フッ素エラストマー)の総量に対する比率(重合槽への付着率)である。ポリマー付着物には、重合終了後に水性分散液を重合槽から抜き出した後に、重合槽内壁や撹拌翼などの重合槽内部に付着しているポリマーと、凝集により水性分散液から遊離し、水性分散液中に分散せずに、浮遊または沈殿しているポリマーとが含まれる。ポリマー付着物の質量は、ポリマー付着物に含まれる水分を120℃で乾燥し除去した後の質量である。
ポリマー付着率(質量%)=ポリマー付着物の質量/得られたポリマー(付着物込み)の質量×100
得られたポリマーの質量=水性分散液の質量×水性分散液の固形分濃度(質量%)/100+ポリマー付着物の質量
The polymer adhesion rate is the ratio of the mass of the polymer adhesion that adheres to the polymerization tank after the polymerization is completed to the total amount of the polymer (fluoroelastomer) after the polymerization is completed (the adhesion rate to the polymerization tank). The polymer adhesion includes the polymer that adheres to the inside of the polymerization tank, such as the inner wall of the polymerization tank and the stirring blades, after the aqueous dispersion is extracted from the polymerization tank after the polymerization is completed, and the polymer that is liberated from the aqueous dispersion by aggregation and floats or precipitates without being dispersed in the aqueous dispersion. The mass of the polymer adhesion is the mass after the moisture contained in the polymer adhesion is removed by drying at 120°C.
Polymer adhesion rate (mass %)=mass of polymer adhesion/mass of obtained polymer (including adhesion)×100
Mass of obtained polymer=mass of aqueous dispersion×solids concentration of aqueous dispersion (mass%)/100+mass of polymer deposit
本開示の製造方法においては、含フッ素単量体を重合することにより、含フッ素エラストマーの水性分散液を得る。含フッ素単量体は、好ましくは含フッ素単量体(ただし、含フッ素化合物(A)を除く)であり、より好ましくは親水基を含有しない。In the manufacturing method of the present disclosure, an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer is obtained by polymerizing a fluorine-containing monomer. The fluorine-containing monomer is preferably a fluorine-containing monomer (excluding the fluorine-containing compound (A)), and more preferably does not contain a hydrophilic group.
含フッ素単量体としては、フッ化ビニリデン(ビニリデンフルオライド)(VdF)、テトラフルオロエチレン(TFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、トリフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロブテン、テトラフルオロイソブテン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、ヨウ素含有フッ素化ビニルエーテル、一般式(2):
CHX1=CX2Rf (2)
(式中、X1およびX2は、一方がHであり、他方がFであり、Rfは炭素数1~12の直鎖または分岐したフルオロアルキル基)で表される含フッ素単量体(2)などのフッ素含有単量体が挙げられる。
Examples of the fluorine-containing monomer include vinylidene fluoride (VdF), tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), perfluoro(alkyl vinyl ether) (PAVE), chlorotrifluoroethylene (CTFE), trifluoroethylene, trifluoropropylene, tetrafluoropropylene, pentafluoropropylene, trifluorobutene, tetrafluoroisobutene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, iodine-containing fluorinated vinyl ether, and compounds represented by the general formula (2):
CHX 1 =CX 2 Rf (2)
(wherein one of X1 and X2 is H and the other is F, and Rf is a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms)
PAVEとしては、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)(PMVE)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)(PEVE)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)がより好ましく、特にPMVEが好ましい。As PAVE, perfluoro(methyl vinyl ether) (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl ether) (PEVE), and perfluoro(propyl vinyl ether) (PPVE) are more preferred, with PMVE being particularly preferred.
また、PAVEとしては、式:CF2=CFOCF2ORfc(式中、Rfcは、炭素数1~6の直鎖または分岐鎖状パーフルオロアルキル基、炭素数5~6の環式パーフルオロアルキル基、又は、1~3個の酸素原子を含む炭素数2~6の直鎖または分岐鎖状パーフルオロオキシアルキル基である)で表されるパーフルオロビニルエーテルを用いることもできる。PAVEとしては、例えば、CF2=CFOCF2OCF3、CF2=CFOCF2OCF2CF3またはCF2=CFOCF2OCF2CF2OCF3が好ましい。 Also usable as the PAVE is a perfluorovinyl ether represented by the formula: CF 2 ═CFOCF 2 ORf c (wherein Rf c is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyclic perfluoroalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, or a linear or branched perfluorooxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms and containing 1 to 3 oxygen atoms). As the PAVE, for example, CF 2 ═CFOCF 2 OCF 3 , CF 2 ═CFOCF 2 OCF 2 CF 3 , or CF 2 ═CFOCF 2 OCF 2 CF 2 OCF 3 are preferred.
含フッ素単量体(2)としては、Rfが直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Rfが直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Rfの炭素数は1~6であることが好ましい。As the fluorine-containing monomer (2), a monomer in which Rf is a linear fluoroalkyl group is preferred, and a monomer in which Rf is a linear perfluoroalkyl group is more preferred. The number of carbon atoms in Rf is preferably 1 to 6.
含フッ素単量体(2)としては、CH2=CFCF3、CH2=CFCF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF3、CH2=CFCF2CF2CF2CF3、CHF=CHCF3(1,3,3,3-テトラフルオロプロペン)、CHF=CHCF3(E体)、CHF=CHCF3(Z体)などが挙げられ、なかでも、CH2=CFCF3で示される2,3,3,3-テトラフルオロプロピレンが好ましい。 Examples of the fluorine-containing monomer (2) include CH 2 ═CFCF 3 , CH 2 ═CFCF 2 CF 3 , CH 2 ═CFCF 2 CF 2 CF 3 , CHF═CHCF 3 (1,3,3,3-tetrafluoropropene), CHF═CHCF 3 (E form), CHF═CHCF 3 (Z form ) , and the like. Of these, 2,3,3,3 - tetrafluoropropylene represented by CH 2 ═CFCF 3 is preferred.
本開示の製造方法においては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制できることから、含フッ素単量体として、少なくともビニリデンフルオライドまたはテトラフルオロエチレンを重合することが好ましく、ビニリデンフルオライドを重合することがより好ましい。In the manufacturing method disclosed herein, it is preferable to polymerize at least vinylidene fluoride or tetrafluoroethylene as the fluorine-containing monomer, since this can further suppress adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank, and it is more preferable to polymerize vinylidene fluoride.
本開示の製造方法において、含フッ素単量体とともに、フッ素非含有単量体を重合してもよい。フッ素非含有単量体としては、たとえばエチレン、プロピレン、ブテン、ペンテンなどの炭素数2~10のα-オレフィン単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどのアルキル基が炭素数1~20であるアルキルビニルエーテルなどが挙げられ、これらの単量体や化合物のなかから1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。In the manufacturing method of the present disclosure, a fluorine-free monomer may be polymerized together with the fluorine-containing monomer. Examples of the fluorine-free monomer include α-olefin monomers having 2 to 10 carbon atoms, such as ethylene, propylene, butene, and pentene; and alkyl vinyl ethers having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, and butyl vinyl ether. These monomers and compounds may be used alone or in combination of two or more.
本開示の製造方法によれば、含フッ素エラストマーを含有する水性分散液を製造することができる。本開示の製造方法により得られる含フッ素エラストマーは、主鎖にメチレン基(-CH2-)を含む。主鎖に-CH2-を含む含フッ素エラストマーとしては、-CH2-で表される化学構造を含むものであれば特に限定されず、例えば、-CH2-CF2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH2-、-CH2-CF2-(CF3)-等の構造を含む含フッ素エラストマーが挙げられ、これらは、例えば、ビニリデンフルオライド、プロピレン、エチレン、2,3,3,3-テトラフルオロプロピレン等を重合することにより、含フッ素エラストマーの主鎖に導入することができる。含フッ素エラストマーにおけるテトラフルオロエチレン単位の含有量(含フッ素エラストマーの全単量体単位に対するテトラフルオロエチレンに基づく単量体単位の含有量)は、40モル%未満であってよい。 According to the production method of the present disclosure, an aqueous dispersion containing a fluorine-containing elastomer can be produced. The fluorine-containing elastomer obtained by the production method of the present disclosure contains a methylene group (-CH 2 -) in the main chain. The fluorine-containing elastomer containing -CH 2 - in the main chain is not particularly limited as long as it contains a chemical structure represented by -CH 2 -, and examples thereof include fluorine-containing elastomers containing structures such as -CH 2 -CF 2 -, -CH 2 -CH(CH 3 )-, -CH 2 -CH 2 -, and -CH 2 -CF 2 -(CF 3 )-, which can be introduced into the main chain of the fluorine-containing elastomer by polymerizing, for example, vinylidene fluoride, propylene, ethylene, 2,3,3,3-tetrafluoropropylene, etc. The content of tetrafluoroethylene units in the fluorine-containing elastomer (the content of monomer units based on tetrafluoroethylene relative to the total monomer units of the fluorine-containing elastomer) may be less than 40 mol %.
含フッ素エラストマーとしては、重合槽への含フッ素エラストマーの付着を一層抑制しながら、含フッ素単量体の重合を一層円滑に進行させることができることから、部分フッ素化エラストマーが好ましい。部分フッ素化エラストマーとは、含フッ素単量体単位を含み、全単量体単位に対するパーフルオロ単量体単位の含有量が90モル%未満のフルオロポリマーであって、20℃以下のガラス転移温度を有し、4.5J/g以下の融解ピーク(ΔH)の大きさを有するフルオロポリマーである。As the fluorine-containing elastomer, a partially fluorinated elastomer is preferred because it can further suppress adhesion of the fluorine-containing elastomer to the polymerization tank while allowing the polymerization of the fluorine-containing monomer to proceed more smoothly. A partially fluorinated elastomer is a fluoropolymer that contains fluorine-containing monomer units, has a perfluoromonomer unit content of less than 90 mol% relative to the total monomer units, has a glass transition temperature of 20°C or less, and has a melting peak (ΔH) of 4.5 J/g or less.
含フッ素エラストマーとしては、たとえばテトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VdF)および一般式:CF2=CF-Rfa(式中、Rfaは-CF3または-ORfb(Rfbは炭素数1~5のパーフルオロアルキル基))で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物(たとえばヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)など)からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体に基づく単量体単位を含有することが好ましい。含フッ素エラストマーは、なかでも、VdF単位またはTFE単位を含有することが好ましく、VDF単位を含有することがより好ましい。 The fluorine-containing elastomer preferably contains a monomer unit based on at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene (TFE), vinylidene fluoride (VdF), and a perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula: CF 2 ═CF-Rf a (wherein Rf a is -CF 3 or -ORf b (Rf b is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms)) (e.g., hexafluoropropylene (HFP), perfluoro(alkyl vinyl ether) (PAVE), etc.). Of these, the fluorine-containing elastomer preferably contains a VdF unit or a TFE unit, and more preferably contains a VDF unit.
含フッ素エラストマーとしてより具体的には、VdF系含フッ素エラストマー、TFE/プロピレン(Pr)系含フッ素エラストマー、TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマー、エチレン(Et)/HFP系含フッ素エラストマー、Et/HFP/VdF系含フッ素エラストマー、Et/HFP/TFE系含フッ素エラストマー、Et/TFE/PAVE系含フッ素エラストマーなどが挙げられる。これらの中でも、VdF系含フッ素エラストマー、TFE/Pr系含フッ素エラストマー、TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマー又はEt/TFE/PAVE系含フッ素エラストマーが、耐熱老化性、耐油性が良好な点からより好適である。More specifically, examples of fluorine-containing elastomers include VdF-based fluorine-containing elastomers, TFE/propylene (Pr)-based fluorine-containing elastomers, TFE/Pr/VdF-based fluorine-containing elastomers, ethylene (Et)/HFP-based fluorine-containing elastomers, Et/HFP/VdF-based fluorine-containing elastomers, Et/HFP/TFE-based fluorine-containing elastomers, Et/TFE/PAVE-based fluorine-containing elastomers, etc. Among these, VdF-based fluorine-containing elastomers, TFE/Pr-based fluorine-containing elastomers, TFE/Pr/VdF-based fluorine-containing elastomers, and Et/TFE/PAVE-based fluorine-containing elastomers are more preferred in terms of good heat aging resistance and oil resistance.
VdF系含フッ素エラストマーは、VdF単位を有する含フッ素エラストマーである。含フッ素エラストマー中のVdF単位の含有量は、全単量体単位に対して、好ましくは20モル%以上であり、より好ましくは40モル%以上であり、さらに好ましくは50モル%以上であり、特に好ましくは60モル%以上である。VdF系含フッ素エラストマーは、VdF単位が、VdF単位とその他の単量体に基づく単量体単位との合計モル数の20モル%以上、90モル%以下が好ましく、40モル%以上、85モル%以下がより好ましく、45モル%以上、80モル%以下が更に好ましく、50モル%以上、80モル%以下が特に好ましい。The VdF-based fluorine-containing elastomer is a fluorine-containing elastomer having VdF units. The content of VdF units in the fluorine-containing elastomer is preferably 20 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, even more preferably 50 mol% or more, and particularly preferably 60 mol% or more, based on the total monomer units. In the VdF-based fluorine-containing elastomer, the VdF units are preferably 20 mol% or more and 90 mol% or less of the total number of moles of VdF units and monomer units based on other monomers, more preferably 40 mol% or more and 85 mol% or less, even more preferably 45 mol% or more and 80 mol% or less, and particularly preferably 50 mol% or more and 80 mol% or less.
VdF系含フッ素エラストマーにおけるその他の単量体としては、VdFと共重合可能な単量体であれば特に限定されず、たとえば、上述した含フッ素単量体を使用することができる。The other monomers in the VdF-based fluorine-containing elastomer are not particularly limited as long as they are monomers that can be copolymerized with VdF, and for example, the fluorine-containing monomers mentioned above can be used.
VdF系含フッ素エラストマーとしては、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/CTFE共重合体、VdF/CTFE/TFE共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体、VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体、VdF/TFE/Pr共重合体、VdF/Et/HFP共重合体及びVdF/含フッ素単量体(2)の共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましい。また、VdF以外の他の単量体として、TFE、HFP及びPAVEからなる群より選択される少なくとも1種の単量体を有するものであることがより好ましい。As the VdF-based fluorine-containing elastomer, at least one copolymer selected from the group consisting of VdF/HFP copolymer, VdF/TFE/HFP copolymer, VdF/CTFE copolymer, VdF/CTFE/TFE copolymer, VdF/PAVE copolymer, VdF/TFE/PAVE copolymer, VdF/HFP/PAVE copolymer, VdF/HFP/TFE/PAVE copolymer, VdF/TFE/Pr copolymer, VdF/Et/HFP copolymer, and VdF/fluorine-containing monomer (2) copolymer is preferred. In addition, it is more preferred that the other monomer than VdF is at least one monomer selected from the group consisting of TFE, HFP, and PAVE.
VdF系含フッ素エラストマーとしては、これらのなかでも、VdF/HFP共重合体、VdF/TFE/HFP共重合体、VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体、VdF/PAVE共重合体、VdF/TFE/PAVE共重合体、VdF/HFP/PAVE共重合体及びVdF/HFP/TFE/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体が好ましく、VdF/HFP共重合体、VdF/HFP/TFE共重合体、VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体及びVdF/PAVE共重合体からなる群より選択される少なくとも1種の共重合体がより好ましい。Among these, the VdF-based fluorine-containing elastomer is preferably at least one copolymer selected from the group consisting of VdF/HFP copolymer, VdF/TFE/HFP copolymer, VdF/fluorine-containing monomer (2) copolymer, VdF/PAVE copolymer, VdF/TFE/PAVE copolymer, VdF/HFP/PAVE copolymer, and VdF/HFP/TFE/PAVE copolymer, and more preferably at least one copolymer selected from the group consisting of VdF/HFP copolymer, VdF/HFP/TFE copolymer, VdF/fluorine-containing monomer (2) copolymer, and VdF/PAVE copolymer.
VdF/PAVE共重合体としては、VdF/PAVEの組成が(65~90)/(35~10)(モル%)のものが好ましい。
また、VdF/PAVEの組成は、(50~78)/(50~22)(モル%)であることも好ましい形態の一つである。
The VdF/PAVE copolymer preferably has a VdF/PAVE composition of (65 to 90)/(35 to 10) (mol %).
In addition, it is also one of the preferred embodiments that the VdF/PAVE composition is (50 to 78)/(50 to 22) (mol %).
VdF/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/TFE/PAVEの組成が(40~80)/(3~40)/(15~35)(モル%)のものが好ましい。As the VdF/TFE/PAVE copolymer, one having a VdF/TFE/PAVE composition of (40-80)/(3-40)/(15-35) (mol%) is preferred.
VdF/HFP/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/PAVEの組成が(65~90)/(3~25)/(3~25)(モル%)のものが好ましい。As the VdF/HFP/PAVE copolymer, one having a VdF/HFP/PAVE composition of (65-90)/(3-25)/(3-25) (mol%) is preferred.
VdF/HFP/TFE/PAVE共重合体としては、VdF/HFP/TFE/PAVEの組成が(40~90)/(0~25)/(0~40)/(3~35)(モル%)のものが好ましく、(40~80)/(3~25)/(3~40)/(3~25)(モル%)のものがより好ましい。As the VdF/HFP/TFE/PAVE copolymer, one having a VdF/HFP/TFE/PAVE composition of (40-90)/(0-25)/(0-40)/(3-35) (mol%) is preferred, and one having a VdF/HFP/TFE/PAVE composition of (40-80)/(3-25)/(3-40)/(3-25) (mol%) is more preferred.
VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体としては、VdF/含フッ素単量体(2)単位が(85~20)/(15~80)(モル%)であり、VdFおよび含フッ素単量体(2)以外の他の単量体単位が全単量体単位の0~50モル%のものが好ましく、VdF/含フッ素単量体(2)単位のモル%比が(80~20)/(20~80)であることがより好ましい。また、VdF/含フッ素単量体(2)単位の組成は、(78~50)/(22~50)(モル%)であることも好ましい形態の一つである。As the copolymer of VdF/fluorine-containing monomer (2), the VdF/fluorine-containing monomer (2) units are preferably (85-20)/(15-80) (mol%), and other monomer units than VdF and the fluorine-containing monomer (2) are preferably 0-50 mol% of the total monomer units, and the molar percentage ratio of VdF/fluorine-containing monomer (2) units is more preferably (80-20)/(20-80). In addition, one preferred embodiment has a composition of VdF/fluorine-containing monomer (2) units of (78-50)/(22-50) (mol%).
また、VdF/含フッ素単量体(2)の共重合体としては、VdF/含フッ素単量体(2)単位が(85~50)/(15~50)(モル%)であり、VdFおよび含フッ素単量体(2)以外他の単量体単位が全単量体単位の1~50モル%であるものも好ましい。VdFおよび含フッ素単量体(2)以外の他の単量体としては、TFE、HFP、PMVE、パーフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、PPVE、CTFE、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、Et、Pr、アルキルビニルエーテル、架橋性基を与える単量体などのVdF系含フッ素エラストマーにおけるその他の単量体として例示した単量体が好ましく、なかでもPMVE、CTFE、HFP、TFEであることがより好ましい。Also preferred is a copolymer of VdF/fluorine-containing monomer (2) in which the VdF/fluorine-containing monomer (2) units are (85-50)/(15-50) (mol%) and the other monomer units other than VdF and fluorine-containing monomer (2) account for 1-50 mol% of the total monomer units. Preferred monomers other than VdF and fluorine-containing monomer (2) are the monomers exemplified as other monomers in VdF-based fluorine-containing elastomers, such as TFE, HFP, PMVE, perfluoroethyl vinyl ether (PEVE), PPVE, CTFE, trifluoroethylene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, Et, Pr, alkyl vinyl ether, and monomers that provide crosslinkable groups, and among these, PMVE, CTFE, HFP, and TFE are more preferred.
TFE/Pr系含フッ素エラストマーは、TFE45~70モル%、Pr55~30モル%からなる含フッ素共重合体をいう。これら2成分に加えて、特定の第3成分を含んでいてもよい。 TFE/Pr-based fluorine-containing elastomer refers to a fluorine-containing copolymer consisting of 45-70 mol% TFE and 55-30 mol% Pr. In addition to these two components, it may contain a specific third component.
特定の第3成分としては、例えばTFE以外の含フッ素オレフィン(例えば、VdF、HFP、CTFE、パーフルオロ(ブチルエチレン)等)、含フッ素ビニルエーテル(パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等)等の含フッ素単量体;α-オレフィン(エチレン、1-ブテン等)、ビニルエーテル類(エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル等)、ビニルエステル類(酢酸ビニル、安息香酸ビニル、クロトン酸ビニル、メタクリル酸ビニル等)の炭化水素系単量体;等を含んでいてもよい。上記特定の第3成分は、1種でもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The specific third component may include, for example, fluorine-containing monomers such as fluorine-containing olefins other than TFE (e.g., VdF, HFP, CTFE, perfluoro(butyl ethylene), etc.), fluorine-containing vinyl ethers (perfluoro(propyl vinyl ether), perfluoro(methyl vinyl ether), etc.); hydrocarbon monomers such as α-olefins (ethylene, 1-butene, etc.), vinyl ethers (ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, hydroxybutyl vinyl ether, etc.), and vinyl esters (vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl crotonate, vinyl methacrylate, etc.); and the like. The specific third component may be one type, or two or more types may be used in combination.
TFE/Pr系含フッ素エラストマーは、VdFを含むことが好ましく、TFE/Pr系含フッ素エラストマーの中で、TFEとPrとVdFとからなるエラストマーを、TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマーという。It is preferable that the TFE/Pr-based fluorine-containing elastomer contains VdF, and among TFE/Pr-based fluorine-containing elastomers, an elastomer consisting of TFE, Pr and VdF is called a TFE/Pr/VdF-based fluorine-containing elastomer.
TFE/Pr/VdF系含フッ素エラストマーは、更に、VdF以外の上記特定の第3成分を含んでいてもよい。上記特定の第3成分は、1種でもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。TFE/Pr系含フッ素エラストマーにおける、第3成分の合計の含有量は、35モル%以下が好ましく、33モル%以下がより好ましく、31モル%以下が更に好ましい。The TFE/Pr/VdF-based fluorine-containing elastomer may further contain the specific third component other than VdF. The specific third component may be one type or a combination of two or more types. The total content of the third components in the TFE/Pr-based fluorine-containing elastomer is preferably 35 mol% or less, more preferably 33 mol% or less, and even more preferably 31 mol% or less.
Et/HFP共重合体としては、Et/HFPの組成が、(35~80)/(65~20)(モル%)であるものが好ましく、(40~75)/(60~25)(モル%)であるものがより好ましい。As the Et/HFP copolymer, one having an Et/HFP composition of (35-80)/(65-20) (mol%) is preferred, and one having an Et/HFP composition of (40-75)/(60-25) (mol%) is more preferred.
Et/HFP/TFE共重合体は、Et/HFP/TFEの組成が、(35~75)/(25~50)/(0~15)(モル%)であるものが好ましく、(45~75)/(25~45)/(0~10)(モル%)であるものがより好ましい。The Et/HFP/TFE copolymer preferably has an Et/HFP/TFE composition of (35-75)/(25-50)/(0-15) (mol%), and more preferably has an Et/HFP/TFE composition of (45-75)/(25-45)/(0-10) (mol%).
Et/TFE/PAVE共重合体は、Et/TFE/PAVEの組成が、(10~40)/(32~60)/(20~40)(モル%)であることが好ましく、(20~40)/(40~50)/(20~30)(モル%)であることがより好ましい。PAVEとしてはPMVEが好ましい。The Et/TFE/PAVE copolymer preferably has a composition of Et/TFE/PAVE of (10-40)/(32-60)/(20-40) (mol%), more preferably (20-40)/(40-50)/(20-30) (mol%). PMVE is preferred as the PAVE.
含フッ素エラストマーとしては、VdF単位を含む含フッ素エラストマーが好ましく、VdF/HFP共重合体またはVdF/HFP/TFE共重合体がより好ましく、VdF/HFP/TFEの組成が(32~85)/(10~34)/(0~40)(モル%)であるものが特に好ましい。VdF/HFP/TFEの組成としては、(32~85)/(15~34)/(0~34)(モル%)がより好ましく、(47~81)/(17~32)/(0~26)(モル%)が更に好ましい。As the fluorine-containing elastomer, a fluorine-containing elastomer containing VdF units is preferred, a VdF/HFP copolymer or a VdF/HFP/TFE copolymer is more preferred, and a VdF/HFP/TFE composition of (32-85)/(10-34)/(0-40) (mol%) is particularly preferred. The VdF/HFP/TFE composition is more preferably (32-85)/(15-34)/(0-34) (mol%), and even more preferably (47-81)/(17-32)/(0-26) (mol%).
例えば、上記VdF/HFP共重合体において、VdF/HFPの組成としては、好ましくは(45~85)/(15~55)(モル%)であり、より好ましくは(50~83)/(17~50)(モル%)であり、さらに好ましくは(55~81)/(19~45)(モル%)であり、特に好ましくは(60~80)/(20~40)(モル%)である。For example, in the above VdF/HFP copolymer, the VdF/HFP composition is preferably (45-85)/(15-55) (mol%), more preferably (50-83)/(17-50) (mol%), even more preferably (55-81)/(19-45) (mol%), and particularly preferably (60-80)/(20-40) (mol%).
上述した構成は、含フッ素エラストマーの主単量体の構成であり、主単量体に加えて、架橋性基を与える単量体を共重合してもよい。架橋性基を与える単量体としては、製造法や架橋系に応じて適切な架橋性基を含フッ素エラストマー中に導入できるものであればよく、たとえばヨウ素原子、臭素原子、炭素-炭素二重結合、シアノ基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、エステル基などの架橋性基を含む公知の重合性化合物が挙げられる。The above-mentioned structure is that of the main monomer of the fluorine-containing elastomer, and in addition to the main monomer, a monomer that provides a crosslinkable group may be copolymerized. The monomer that provides a crosslinkable group may be any monomer that can introduce an appropriate crosslinkable group into the fluorine-containing elastomer depending on the production method and crosslinking system, and examples of such monomers include known polymerizable compounds that include crosslinkable groups such as iodine atoms, bromine atoms, carbon-carbon double bonds, cyano groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino groups, and ester groups.
好ましい架橋性基を与える単量体としては、一般式(3):
CY1
2=CY2Rf
2X1 (3)
(式中、Y1、Y2はフッ素原子、水素原子または-CH3;Rf
2は1個以上のエーテル結合性酸素原子を有していてもよく、芳香族環を有していてもよい、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基;X1はヨウ素原子または臭素原子)
で示される化合物が挙げられる。
Preferred examples of the monomer that provides a crosslinkable group include those represented by the general formula (3):
CY 1 2 = CY 2 R f 2 X 1 (3)
(In the formula, Y 1 and Y 2 each represent a fluorine atom, a hydrogen atom or -CH 3 ; R f 2 represents a linear or branched fluorine-containing alkylene group in which some or all of the hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms, which may have one or more ether-bonded oxygen atoms or an aromatic ring; and X 1 represents an iodine atom or a bromine atom.)
Examples of the compound include those represented by the following formula:
架橋性基を与える単量体としては、具体的には、たとえば、一般式(4):
CY1
2=CY2Rf
3CHR1-X1 (4)
(式中、Y1、Y2、X1は前記同様であり、Rf
3は1個以上のエーテル結合性酸素原子を有していてもよく水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基、すなわち水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素アルキレン基、水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素オキシアルキレン基、または水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された直鎖状または分岐鎖状の含フッ素ポリオキシアルキレン基;R1は水素原子またはメチル基)
で示されるヨウ素または臭素含有単量体、一般式(5)~(22):
CY4
2=CY4(CF2)n-X1 (5)
(式中、Y4は、同一又は異なり、水素原子またはフッ素原子、nは1~8の整数)
CF2=CFCF2Rf
4-X1 (6)
(式中、R4は、-(OCF2)n-または-(OCF(CF3))n-であり、nは0~5の整数)
CF2=CFCF2(OCF(CF3)CF2)m(OCH2CF2CF2)nOCH2CF2-X1 (7)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF2=CFCF2(OCH2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)nOCF(CF3)-X1 (8)
(式中、mは0~5の整数、nは0~5の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))mO(CF2)n-X1 (9)
(式中、mは0~5の整数、nは1~8の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))m-X1 (10)
(式中、mは1~5の整数)
CF2=CFOCF2(CF(CF3)OCF2)nCF(-X1)CF3 (11)
(式中、nは1~4の整数)
CF2=CFO(CF2)nOCF(CF3)-X1 (12)
(式中、nは2~5の整数)
CF2=CFO(CF2)n-(C6H4)-X1 (13)
(式中、nは1~6の整数)
CF2=CF(OCF2CF(CF3))nOCF2CF(CF3)-X1 (14)
(式中、nは1~2の整数)
CH2=CFCF2O(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)-X1 (15)
(式中、nは0~5の整数)、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)m(CF2)n-X1 (16)
(式中、mは0~5の整数、nは1~3の整数)
CH2=CFCF2OCF(CF3)OCF(CF3)-X1 (17)
CH2=CFCF2OCH2CF2-X1 (18)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)mCF2CF(CF3)-X1 (19)
(式中、mは0以上の整数)
CF2=CFOCF(CF3)CF2O(CF2)n-X1 (20)
(式中、nは1以上の整数)
CF2=CFOCF2OCF2CF(CF3)OCF2-X1 (21)
CH2=CH-(CF2)nX1 (22)
(式中、nは2~8の整数)
(一般式(5)~(22)中、X1は前記と同様)
で表されるヨウ素または臭素含有単量体などが挙げられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組合わせて用いることができる。
Specific examples of the monomer that provides a crosslinkable group include those represented by the general formula (4):
CY 1 2 = CY 2 R f 3 CHR 1 -X 1 (4)
(wherein Y 1 , Y 2 and X 1 are the same as defined above, R f 3 is a linear or branched fluorine-containing alkylene group which may have one or more ether-bonded oxygen atoms and in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, i.e., a linear or branched fluorine-containing alkylene group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, a linear or branched fluorine-containing oxyalkylene group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, or a linear or branched fluorine-containing polyoxyalkylene group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms; R 1 is a hydrogen atom or a methyl group).
Iodine- or bromine-containing monomers represented by the general formulas (5) to (22):
CY 4 2 = CY 4 (CF 2 ) n −X 1 (5)
(wherein Y 4 is the same or different and is a hydrogen atom or a fluorine atom, and n is an integer of 1 to 8).
CF 2 =CFCF 2 R f 4 -X 1 (6)
(In the formula, R 4 is -(OCF 2 ) n - or -(OCF(CF 3 )) n -, where n is an integer of 0 to 5.)
CF 2 =CFCF 2 (OCF(CF 3 )CF 2 ) m (OCH 2 CF 2 CF 2 ) n OCH 2 CF 2 -X 1 (7)
(In the formula, m is an integer from 0 to 5, and n is an integer from 0 to 5).
CF 2 =CFCF 2 (OCH 2 CF 2 CF 2 ) m (OCF(CF 3 )CF 2 ) n OCF(CF 3 )-X 1 (8)
(In the formula, m is an integer from 0 to 5, and n is an integer from 0 to 5).
CF 2 = CF (OCF 2 CF (CF 3 )) m O (CF 2 ) n −X 1 (9)
(wherein m is an integer from 0 to 5, and n is an integer from 1 to 8).
CF 2 = CF (OCF 2 CF (CF 3 )) m −X 1 (10)
(wherein m is an integer from 1 to 5).
CF 2 =CFOCF 2 (CF(CF 3 )OCF 2 ) n CF(-X 1 )CF 3 (11)
(wherein n is an integer from 1 to 4).
CF 2 =CFO(CF 2 ) n OCF(CF 3 )-X 1 (12)
(wherein n is an integer from 2 to 5).
CF 2 =CFO(CF 2 ) n -(C 6 H 4 )-X 1 (13)
(wherein n is an integer from 1 to 6)
CF 2 =CF(OCF 2 CF(CF 3 )) n OCF 2 CF(CF 3 )−X 1 (14)
(wherein n is an integer of 1 to 2).
CH 2 =CFCF 2 O(CF(CF 3 )CF 2 O) n CF(CF 3 )-X 1 (15)
(wherein n is an integer from 0 to 5);
CF 2 =CFO(CF 2 CF(CF 3 )O) m (CF 2 ) n −X 1 (16)
(In the formula, m is an integer of 0 to 5, and n is an integer of 1 to 3).
CH2 = CFCF2OCF ( CF3 )OCF( CF3 ) -X1 (17)
CH2 = CFCF2OCH2CF2 - X1 ( 18 )
CF 2 =CFO(CF 2 CF (CF 3 )O) m CF 2 CF (CF 3 )-X 1 (19)
(In the formula, m is an integer of 0 or more).
CF 2 =CFOCF(CF 3 )CF 2 O(CF 2 ) n −X 1 (20)
(In the formula, n is an integer of 1 or more).
CF 2 =CFOCF 2 OCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 -X 1 (21)
CH 2 =CH-(CF 2 ) n X 1 (22)
(wherein n is an integer from 2 to 8).
(In the general formulas (5) to (22), X1 is the same as above.)
These may be used alone or in any combination.
一般式(4)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としては、一般式(23):
で表されるヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルが好ましく挙げられ、より具体的には、
Preferred examples of the iodine-containing fluorinated vinyl ethers include those represented by the following formula:
一般式(5)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としてより具体的には、ICF2CF2CF=CH2、I(CF2CF2)2CF=CH2が好ましく挙げられる。 More specifically, preferred examples of the iodine- or bromine-containing monomer represented by the general formula (5) include ICF 2 CF 2 CF═CH 2 and I(CF 2 CF 2 ) 2 CF═CH 2 .
一般式(9)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としてより具体的には、I(CF2CF2)2OCF=CF2が好ましく挙げられる。 A more specific example of the iodine- or bromine-containing monomer represented by the general formula (9) is I(CF 2 CF 2 ) 2 OCF═CF 2 .
一般式(22)で示されるヨウ素または臭素含有単量体としてより具体的には、CH2=CHCF2CF2I、I(CF2CF2)2CH=CH2が好ましく挙げられる。 More specifically, preferred examples of the iodine- or bromine-containing monomer represented by the general formula (22) include CH 2 ═CHCF 2 CF 2 I and I(CF 2 CF 2 ) 2 CH═CH 2 .
また、式:R2R3C=CR4-Z-CR5=CR6R7
(式中、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は同じかまたは異なり、いずれもH、または炭素数1~5のアルキル基;Zは、直鎖もしくは分岐鎖状の、酸素原子を含んでいてもよい、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化された炭素数1~18のアルキレンもしくはシクロアルキレン基、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基)で示されるビスオレフィン化合物も架橋性基を与える単量体として好ましい。なお、本開示において、「(パー)フルオロポリオキシアルキレン基」とは、「フルオロポリオキシアルキレン基又はパーフルオロポリオキシアルキレン基」を意味する。
Also, the formula: R 2 R 3 C═CR 4 -Z—CR 5 ═CR 6 R 7
(wherein R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are the same or different and all are H or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms; Z is a linear or branched alkylene or cycloalkylene group which may contain an oxygen atom and is preferably at least partially fluorinated having 1 to 18 carbon atoms, or a (per)fluoropolyoxyalkylene group) is also preferred as a monomer which provides a crosslinkable group. In the present disclosure, the term "(per)fluoropolyoxyalkylene group" means "fluoropolyoxyalkylene group or perfluoropolyoxyalkylene group".
Zは好ましくは炭素数4~12の(パー)フルオロアルキレン基であり、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は好ましくは水素原子である。 Z is preferably a (per)fluoroalkylene group having 4 to 12 carbon atoms, and R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are preferably hydrogen atoms.
Zが(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である場合、式:
-(Q)p-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-(Q)p-
(式中、Qは炭素数1~10のアルキレン基または炭素数2~10のオキシアルキレン基であり、pは0または1であり、m及びnはm/n比が0.2~5となり且つ該(パー)フルオロポリオキシアルキレン基の分子量が500~10000、好ましくは1000~4000の範囲となるような整数である。)で表される(パー)フルオロポリオキシアルキレン基であることが好ましい。この式において、Qは好ましくは、-CH2OCH2-及び-CH2O(CH2CH2O)sCH2-(s=1~3)の中から選ばれる。
When Z is a (per)fluoropolyoxyalkylene group, the formula:
-(Q) p -CF 2 O-(CF 2 CF 2 O) m -(CF 2 O) n -CF 2 -(Q) p -
(wherein Q is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, p is 0 or 1, and m and n are integers such that the m/n ratio is 0.2 to 5 and the molecular weight of the (per)fluoropolyoxyalkylene group is in the range of 500 to 10,000, preferably 1,000 to 4,000.) In this formula, Q is preferably selected from -CH 2 OCH 2 - and -CH 2 O(CH 2 CH 2 O) s CH 2 - (s = 1 to 3).
好ましいビスオレフィンは、
CH2=CH-(CF2)2-CH=CH2、
CH2=CH-(CF2)4-CH=CH2、
CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2、
式:CH2=CH-Z1-CH=CH2
(式中、Z1は-CH2OCH2-CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2-CH2OCH2-(m/nは0.5)、分子量が好ましくは2000である)
などが挙げられる。
Preferred bis-olefins are
CH 2 =CH-(CF 2 ) 2 -CH=CH 2 ,
CH 2 =CH-(CF 2 ) 4 -CH=CH 2 ,
CH 2 =CH-(CF 2 ) 6 -CH=CH 2 ,
Formula: CH 2 =CH-Z 1 -CH=CH 2
(In the formula, Z1 is -CH 2 OCH 2 -CF 2 O-(CF 2 CF 2 O) m -(CF 2 O) n -CF 2 -CH 2 OCH 2 - (m/n is 0.5), and the molecular weight is preferably 2000.)
etc.
なかでも、CH2=CH-(CF2)6-CH=CH2で示される3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-ドデカフルオロ-1,9-デカジエンが好ましい。 Of these, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-dodecafluoro-1,9-decadiene, represented by CH 2 ═CH--(CF 2 ) 6 -CH═CH 2 , is preferred.
含フッ素エラストマーの数平均分子量Mnは、1000~1000000が好ましく、10000~500000が更に好ましく、特に20000~300000が好ましい。The number average molecular weight Mn of the fluorine-containing elastomer is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 500,000, and particularly preferably 20,000 to 300,000.
含フッ素エラストマーは、フッ素含有率が50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましい。フッ素含有率の上限は、75質量%以下であることが好ましく、73質量%以下であることがより好ましい。フッ素含有率は、19F-NMRと1H-NMR、元素分析などでの測定値を元に算出する。 The fluorine-containing elastomer preferably has a fluorine content of 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more. The upper limit of the fluorine content is preferably 75% by mass or less, and more preferably 73% by mass or less. The fluorine content is calculated based on values measured by 19 F-NMR, 1 H-NMR, elemental analysis, etc.
含フッ素エラストマーは、100℃におけるムーニー粘度(ML1+10(100℃))が130以下であることが好ましい。上記ムーニー粘度は110以下がより好ましく、90以下が更に好ましい。また、上記ムーニー粘度は、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましい。ここで、ムーニー粘度は、JIS K 6300-1.2013に準拠して測定した値である。The fluorine-containing elastomer preferably has a Mooney viscosity at 100°C (ML1+10(100°C)) of 130 or less. The Mooney viscosity is more preferably 110 or less, and even more preferably 90 or less. The Mooney viscosity is more preferably 10 or more, and even more preferably 20 or more. Here, the Mooney viscosity is a value measured in accordance with JIS K 6300-1.2013.
含フッ素エラストマーは、ガラス転移温度が-50~0℃であることが好ましい。上記ガラス転移温度は-2℃以下がより好ましく、-3℃以下が更に好ましい。また、上記ガラス転移温度は、-45℃以上がより好ましく、-40℃以上が更に好ましい。上記ガラス転移温度は、-10℃以上であってよく、-9℃以上であってもよい。ここで、ガラス転移温度は、示差走査熱量計(例えば、日立ハイテクサイエンス社製X-DSC7000)を用い、試料10mgを20℃/minで昇温することによりDSC曲線を得て、JISK6240:2011に従い、DSC微分曲線からガラス転移温度を求めることができる。The fluorine-containing elastomer preferably has a glass transition temperature of -50 to 0°C. The glass transition temperature is more preferably -2°C or lower, and even more preferably -3°C or lower. The glass transition temperature is more preferably -45°C or higher, and even more preferably -40°C or higher. The glass transition temperature may be -10°C or higher, or may be -9°C or higher. Here, the glass transition temperature can be determined from the DSC differential curve by heating 10 mg of a sample at 20°C/min using a differential scanning calorimeter (e.g., X-DSC7000 manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation) and calculating the glass transition temperature according to JIS K6240:2011.
含フッ素エラストマーは、ヨウ素含有量が0.05~1.0質量%であることが好ましい。上記ヨウ素含有量は、0.08質量%以上がより好ましく、0.10質量%以上が更に好ましく、また、0.80質量%以下がより好ましく、0.60質量%以下が更に好ましい。The fluorine-containing elastomer preferably has an iodine content of 0.05 to 1.0% by mass. The iodine content is more preferably 0.08% by mass or more, even more preferably 0.10% by mass or more, and more preferably 0.80% by mass or less, even more preferably 0.60% by mass or less.
ヨウ素含有量は、元素分析により求めることができる。具体的には、含フッ素エラストマー12mgにNa2SO3を5mg混ぜ、純水20mlにNa2CO3とK2CO3とを1対1(質量比)で混合したものを30mg溶解した吸収液を用い、石英製のフラスコ中、酸素中で燃焼させ、30分放置後、島津20Aイオンクロマトグラフを用い測定することができる。検量線としては、KI標準溶液、ヨウ素イオン0.5質量ppmを含むもの及び1.0質量ppmを含むものを用いることができる。 The iodine content can be determined by elemental analysis. Specifically, 5 mg of Na2SO3 is mixed with 12 mg of fluorine-containing elastomer, and 30 mg of a mixture of Na2CO3 and K2CO3 in a 1: 1 (mass ratio) is dissolved in 20 ml of pure water to prepare an absorption liquid, which is burned in oxygen in a quartz flask and left for 30 minutes, and then the iodine content can be measured using a Shimadzu 20A ion chromatograph. As the calibration curve, a KI standard solution, one containing 0.5 mass ppm of iodine ion, and one containing 1.0 mass ppm of iodine ion can be used.
含フッ素エラストマーは、好ましくは-CH2I構造を含む。-CH2I構造を含むことは、1H-NMRスペクトルにより確認できる。-CH2I構造を含む含フッ素エラストマーは、ヨウ素移動重合により得ることができる。 The fluorine-containing elastomer preferably contains a —CH 2 I structure. The presence of a —CH 2 I structure can be confirmed by 1 H-NMR spectrum. The fluorine-containing elastomer containing a —CH 2 I structure can be obtained by iodine transfer polymerization.
含フッ素エラストマーは、-CH2-構造100モル%に対する-CH2I構造の量が0.05~1.50モル%であることが好ましい。-CH2I構造の量は、0.08モル%以上がより好ましく、0.12モル%以上が更に好ましく、1.20モル%以下がより好ましく、1.00モル%以下が更に好ましく、0.80モル%以下が特に好ましい。-CH2I構造の量は、1H-NMRスペクトルにより求めることができる。 In the fluorine-containing elastomer, the amount of -CH 2 I structures relative to 100 mol % of -CH 2 - structures is preferably 0.05 to 1.50 mol %. The amount of -CH 2 I structures is more preferably 0.08 mol % or more, even more preferably 0.12 mol % or more, more preferably 1.20 mol % or less, even more preferably 1.00 mol % or less, and particularly preferably 0.80 mol % or less. The amount of -CH 2 I structures can be determined by 1 H-NMR spectrum.
含フッ素エラストマーは、さらに好ましくは-CF2CH2I構造を含む。-CF2CH2I構造を含む含フッ素エラストマーは、VdF系含フッ素エラストマーをヨウ素移動重合で製造することにより得ることができる。 The fluorine-containing elastomer more preferably contains a -CF 2 CH 2 I structure. The fluorine-containing elastomer containing a -CF 2 CH 2 I structure can be obtained by producing a VdF-based fluorine-containing elastomer by iodine transfer polymerization.
含フッ素エラストマーは、-CH2-構造100モル%に対する-CF2CH2I構造の量が0.05~1.50モル%であることが好ましい。-CF2CH2I構造の量は、0.08モル%以上がより好ましく、0.12モル%以上が更に好ましく、1.20モル%以下がより好ましく、1.00モル%以下が更に好ましく、0.80モル%以下が特に好ましい。-CF2CH2I構造の量は、1H-NMRスペクトルにおいて、-CH2I由来のケミカルシフト3.75~4.05ppmの領域に観測される全ピーク強度の積分値Aと、-CH2-由来のケミカルシフト2.3~2.7ppmと2.9~3.75ppmの領域に観測される全ピーク強度の積分値Bから、A/B*100により算出する。 In the fluorine-containing elastomer, the amount of -CF 2 CH 2 I structure relative to 100 mol % of -CH 2 - structure is preferably 0.05 to 1.50 mol %. The amount of -CF 2 CH 2 I structure is more preferably 0.08 mol % or more, even more preferably 0.12 mol % or more, more preferably 1.20 mol % or less, still more preferably 1.00 mol % or less, and particularly preferably 0.80 mol % or less. The amount of -CF 2 CH 2 I structure is calculated from the integral value A of all peak intensities observed in the region of chemical shift 3.75 to 4.05 ppm derived from -CH 2 I in 1 H-NMR spectrum and the integral value B of all peak intensities observed in the regions of chemical shift 2.3 to 2.7 ppm and 2.9 to 3.75 ppm derived from -CH 2 - by A/B*100.
本開示の製造方法において用いる含フッ素単量体としては、含フッ素エラストマーについて記載した含フッ素単量体を適宜使用することができる。As the fluorine-containing monomer used in the manufacturing method of the present disclosure, any of the fluorine-containing monomers described for the fluorine-containing elastomers can be used as appropriate.
本開示の製造方法は、含フッ素化合物(A)を少なくとも1種用いれば、含フッ素エラストマーを効率よく製造することが可能である。また、本開示の製造方法において、含フッ素化合物(A)を2種以上同時に用いてもよいし、揮発性を有するものまたは含フッ素エラストマーを含有する成形品などに残存してもよいものであれば、その他の界面活性能を有する化合物を同時に使用してもよい。In the manufacturing method of the present disclosure, if at least one type of fluorine-containing compound (A) is used, it is possible to efficiently manufacture a fluorine-containing elastomer. In addition, in the manufacturing method of the present disclosure, two or more types of fluorine-containing compounds (A) may be used simultaneously, and other compounds having surface activity may be used simultaneously as long as they are volatile or may remain in molded articles containing the fluorine-containing elastomer.
本開示の製造方法は、実質的にラジカル重合性不飽和結合を有さない含フッ素界面活性剤(以下、単に「含フッ素界面活性剤」ということがある)の非存在下に、含フッ素単量体を重合するものであることが好ましい。The manufacturing method of the present disclosure preferably involves polymerizing a fluorine-containing monomer in the absence of a fluorine-containing surfactant that is substantially free of radically polymerizable unsaturated bonds (hereinafter sometimes simply referred to as a "fluorine-containing surfactant").
従来、含フッ素単量体の重合には含フッ素界面活性剤が使用されてきたが、本開示の製造方法は、含フッ素化合物(A)を用いることによって、含フッ素界面活性剤を使用しなくても含フッ素単量体を重合して、含フッ素エラストマーを得ることができる。Conventionally, fluorine-containing surfactants have been used for the polymerization of fluorine-containing monomers, but the manufacturing method disclosed herein uses fluorine-containing compound (A), which makes it possible to polymerize fluorine-containing monomers and obtain fluorine-containing elastomers without using fluorine-containing surfactants.
本開示において「実質的に含フッ素界面活性剤の非存在下に」とは、水性媒体に対して含フッ素界面活性剤の含有割合が10質量ppm以下であることを意味し、含フッ素界面活性剤の含有割合としては、好ましくは1質量ppm以下であり、より好ましくは100質量ppb以下であり、さらに好ましくは10質量ppb以下であり、特に好ましくは1質量ppb以下である。In the present disclosure, "substantially in the absence of fluorine-containing surfactant" means that the content of fluorine-containing surfactant in the aqueous medium is 10 ppm by mass or less, and the content of fluorine-containing surfactant is preferably 1 ppm by mass or less, more preferably 100 ppb by mass or less, even more preferably 10 ppb by mass or less, and particularly preferably 1 ppb by mass or less.
上記含フッ素界面活性剤としては、アニオン性含フッ素界面活性剤などが挙げられる。Examples of the above-mentioned fluorine-containing surfactants include anionic fluorine-containing surfactants.
上記アニオン性含フッ素界面活性剤は、たとえば、アニオン性基を除く部分の総炭素数が20以下のフッ素原子を含む界面活性剤であってよい。The anionic fluorine-containing surfactant may be, for example, a surfactant containing fluorine atoms having a total carbon number of 20 or less excluding the anionic group.
上記含フッ素界面活性剤としてはまた、アニオン性部分の分子量が1000以下、好ましくは800以下のフッ素を含む界面活性剤であってよい。The above-mentioned fluorine-containing surfactant may also be a surfactant containing fluorine in which the molecular weight of the anionic portion is 1000 or less, preferably 800 or less.
なお、上記「アニオン性部分」は、上記含フッ素界面活性剤のカチオンを除く部分を意味する。たとえば、後述する式(I)で表されるF(CF2)n1COOMの場合には、「F(CF2)n1COO」の部分である。 The above "anionic portion" refers to the portion of the above fluorine-containing surfactant excluding the cation. For example, in the case of F(CF 2 ) n1 COOM represented by formula (I) described below, it is the portion "F(CF 2 ) n1 COO".
上記含フッ素界面活性剤としてはまた、LogPOWが3.5以下の含フッ素界面活性剤が挙げられる。上記LogPOWは、1-オクタノールと水との分配係数であり、LogP[式中、Pは、含フッ素界面活性剤を含有するオクタノール/水(1:1)混合液が相分離した際のオクタノール中の含フッ素界面活性剤濃度/水中の含フッ素界面活性剤濃度比を表す]で表されるものである。The above-mentioned fluorosurfactant also includes a fluorosurfactant having a LogPOW of 3.5 or less. The LogPOW is a partition coefficient between 1-octanol and water, and is expressed as LogP [wherein P represents the ratio of the fluorosurfactant concentration in octanol to the fluorosurfactant concentration in water when a 1:1 octanol/water mixture containing the fluorosurfactant undergoes phase separation].
上記LogPOWは、カラム;TOSOH ODS-120Tカラム(φ4.6mm×250mm、東ソー社製)、溶離液;アセトニトリル/0.6質量%HClO4水=1/1(vol/vol%)、流速;1.0ml/分、サンプル量;300μL、カラム温度;40℃、検出光;UV210nmの条件で、既知のオクタノール/水分配係数を有する標準物質(ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸およびデカン酸)についてHPLCを行い、各溶出時間と既知のオクタノール/水分配係数との検量線を作成し、この検量線に基づき、試料液におけるHPLCの溶出時間から算出する。 The LogPOW is calculated from the HPLC elution time of the sample solution by performing HPLC on standard substances (heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, and decanoic acid) having known octanol/water partition coefficients under the following conditions: column: TOSOH ODS-120T column (φ4.6 mm×250 mm, manufactured by Tosoh Corporation), eluent: acetonitrile/ 0.6 % by mass HClO4/water=1/1 (vol/vol%), flow rate: 1.0 ml/min, sample amount: 300 μL, column temperature: 40° C., detection light: UV 210 nm, and creating a calibration curve between each elution time and the known octanol/water partition coefficient.
上記含フッ素界面活性剤として具体的には、米国特許出願公開第2007/0015864号明細書、米国特許出願公開第2007/0015865号明細書、米国特許出願公開第2007/0015866号明細書、米国特許出願公開第2007/0276103号明細書、米国特許出願公開第2007/0117914号明細書、米国特許出願公開第2007/0142541号明細書、米国特許出願公開第2008/0015319号明細書、米国特許第3250808号明細書、米国特許第3271341号明細書、特開2003-119204号公報、国際公開第2005/042593号、国際公開第2008/060461号、国際公開第2007/046377号、特開2007-119526号公報、国際公開第2007/046482号、国際公開第2007/046345号、米国特許出願公開第2014/0228531号、国際公開第2013/189824号、国際公開第2013/189826号に記載されたものなどが挙げられる。Specific examples of the above-mentioned fluorine-containing surfactants include those described in U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015864, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015865, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0015866, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0276103, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0117914, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0142541, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0015319, and U.S. Patent No. 3,250,808. , U.S. Pat. No. 3,271,341, JP 2003-119204 A, WO 2005/042593, WO 2008/060461, WO 2007/046377, JP 2007-119526 A, WO 2007/046482, WO 2007/046345, U.S. Patent Application Publication No. 2014/0228531, WO 2013/189824, and those described in WO 2013/189826.
上記アニオン性含フッ素界面活性剤としては、下記一般式(N0):
Xn0-Rfn0-Y0 (N0)
(式中、Xn0は、H、ClまたはおよびFである。Rfn0は、炭素数3~20で、鎖状、分岐鎖状または環状で、一部または全てのHがFにより置換されたアルキレン基であり、該アルキレン基は1つ以上のエーテル結合を含んでもよく、一部のHがClにより置換されていてもよい。Y0はアニオン性基である。)で表される化合物が挙げられる。
The anionic fluorine-containing surfactant may be a compound represented by the following general formula (N 0 ):
X n0 - Rf n0 - Y 0 (N 0 )
(In the formula, X n0 is H, Cl or F. Rf n0 is a linear, branched or cyclic alkylene group having 3 to 20 carbon atoms in which some or all of the H's are substituted with F, and the alkylene group may contain one or more ether bonds, and some of the H's may be substituted with Cl. Y 0 is an anionic group.
Y0のアニオン性基は、-COOM、-SO2M、または、-SO3Mであってよく、-COOM、または、-SO3Mであってよい。 The anionic group of Y 0 may be -COOM, -SO 2 M or -SO 3 M, and may be -COOM or -SO 3 M.
Mは、H、金属原子、NR7 4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウムまたは置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、-Hまたは有機基である。 M is H, a metal atom, NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is --H or an organic group.
上記金属原子としては、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)などが挙げられ、たとえば、Na、KまたはLiである。 The above metal atoms include alkali metals (group 1), alkaline earth metals (group 2), etc., such as Na, K or Li.
R7としては、-HまたはC1-10の有機基であってよく、-HまたはC1-4の有機基であってよく、-HまたはC1-4のアルキル基であってよい。 R 7 may be -H or a C 1-10 organic group, may be -H or a C 1-4 organic group, or may be -H or a C 1-4 alkyl group.
Mは、H、金属原子またはNR7 4であってよく、H、アルカリ金属(1族)、アルカリ土類金属(2族)またはNR7 4であってよく、H、Na、K、LiまたはNH4であってよい。 M may be H, a metal atom or NR 7 4 , which may be H, an alkali metal (group 1), an alkaline earth metal (group 2) or NR 7 4 , which may be H, Na, K, Li or NH 4 .
上記Rfn0は、Hの50%以上がフッ素に置換されているものであってよい。 The above Rf n0 may be one in which 50% or more of H is substituted with fluorine.
上記一般式(N0)で表される化合物としては、
下記一般式(N1):
Xn0-(CF2)m1-Y0 (N1)
(式中、Xn0は、H、ClおよびFであり、m1は3~15の整数であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N2):
Rfn1-O-(CF(CF3)CF2O)m2CFXn1-Y0 (N2)
(式中、Rfn1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、m2は、0~3の整数であり、Xn1は、FまたはCF3であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N3):
Rfn2(CH2)m3-(Rfn3)q-Y0 (N3)
(式中、Rfn2は、炭素数1~13のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、m3は、1~3の整数であり、Rfn3は、直鎖状または分岐鎖状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基であり、qは0または1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、下記一般式(N4):
Rfn4-O-(CYn1Yn2)pCF2-Y0 (N4)
(式中、Rfn4は、炭素数1~12のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Yn1およびYn2は、同一若しくは異なって、HまたはFであり、pは0または1であり、Y0は、上記定義したものである。)で表される化合物、および、下記一般式(N5):
The following general formula (N 1 ):
X n0 - (CF 2 ) m1 - Y 0 (N 1 )
(wherein X n0 is H, Cl or F, m1 is an integer of 3 to 15, and Y 0 is as defined above), a compound represented by the following general formula (N 2 ):
Rf n1 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) m2 CFX n1 -Y 0 (N 2 )
(wherein Rf n1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, m2 is an integer of 0 to 3, X n1 is F or CF 3 , and Y 0 is as defined above), a compound represented by the following general formula (N 3 ):
Rf n2 (CH 2 ) m3 - (Rf n3 ) q - Y 0 (N 3 )
(wherein Rf n2 is a partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 13 carbon atoms which may contain an ether bond and/or a chlorine atom, m3 is an integer from 1 to 3, Rf n3 is a linear or branched perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, q is 0 or 1, and Y 0 is as defined above), a compound represented by the following general formula (N 4 ):
Rf n4 -O-(CY n1 Y n2 ) p CF 2 -Y 0 (N 4 )
(wherein Rf n4 is a linear or branched partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether bond, Y n1 and Y n2 are the same or different and are H or F, p is 0 or 1, and Y 0 is as defined above), and a compound represented by the following general formula (N 5 ):
上記一般式(N0)で表される化合物としてより具体的には、下記一般式(I)で表されるパーフルオロカルボン酸(I)、下記一般式(II)で表されるω-Hパーフルオロカルボン酸(II)、下記一般式(III)で表されるパーフルオロエーテルカルボン酸(III)、下記一般式(IV)で表されるパーフルオロアルキルアルキレンカルボン酸(IV)、下記一般式(V)で表されるパーフルオロアルコキシフルオロカルボン酸(V)、下記一般式(VI)で表されるパーフルオロアルキルスルホン酸(VI)、下記一般式(VII)で表されるω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)、下記一般式(VIII)で表されるパーフルオロアルキルアルキレンスルホン酸(VIII)、下記一般式(IX)で表されるアルキルアルキレンカルボン酸(IX)、下記一般式(X)で表されるフルオロカルボン酸(X)、下記一般式(XI)で表されるアルコキシフルオロスルホン酸(XI)、下記一般式(XII)で表される化合物(XII)、下記一般式(XIII)で表される化合物(XIII)等が挙げられる。 More specifically, the compound represented by the general formula (N 0 ) includes perfluorocarboxylic acid (I) represented by the following general formula (I), ω-H perfluorocarboxylic acid (II) represented by the following general formula (II), perfluoroether carboxylic acid (III) represented by the following general formula (III), perfluoroalkyl alkylene carboxylic acid (IV) represented by the following general formula (IV), perfluoroalkoxy fluorocarboxylic acid (V) represented by the following general formula (V), perfluoroalkyl sulfonic acid (VI) represented by the following general formula (VII), ω-H perfluoro sulfonic acid (VII) represented by the following general formula (VII), perfluoroalkyl alkylene sulfonic acid (VIII) represented by the following general formula (VIII), alkyl alkylene carboxylic acid (IX) represented by the following general formula (IX), fluorocarboxylic acid (X) represented by the following general formula (X), alkoxy fluoro sulfonic acid (XI) represented by the following general formula (XI), compound (XII) represented by the following general formula (XII), compound (XIII) represented by the following general formula (XIII), and the like.
上記パーフルオロカルボン酸(I)は、下記一般式(I)
F(CF2)n1COOM (I)
(式中、n1は、3~14の整数であり、Mは、H、金属原子、NR7
4、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウムまたは置換基を有していてもよいホスホニウムであり、R7は、-Hまたは有機基である。)で表されるものである。
The perfluorocarboxylic acid (I) is represented by the following general formula (I):
F (CF 2 ) n1 COOM (I)
(wherein n1 is an integer of 3 to 14, M is H, a metal atom, NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent, or a phosphonium which may have a substituent, and R 7 is -H or an organic group.)
上記ω-Hパーフルオロカルボン酸(II)は、下記一般式(II)
H(CF2)n2COOM (II)
(式中、n2は、4~15の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The ω-H perfluorocarboxylic acid (II) is represented by the following general formula (II):
H(CF 2 ) n2 COOM (II)
(wherein n2 is an integer from 4 to 15, and M is as defined above).
上記パーフルオロエーテルカルボン酸(III)は、下記一般式(III)
Rf1-O-(CF(CF3)CF2O)n3CF(CF3)COOM (III)
(式中、Rf1は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、n3は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The perfluoroether carboxylic acid (III) is represented by the following general formula (III):
Rf 1 -O-(CF(CF 3 )CF 2 O) n3 CF(CF 3 )COOM (III)
(wherein Rf1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n3 is an integer of 0 to 3, and M is as defined above).
上記パーフルオロアルキルアルキレンカルボン酸(IV)は、下記一般式(IV)
Rf2(CH2)n4Rf3COOM (IV)
(式中、Rf2は、炭素数1~5のパーフルオロアルキル基であり、Rf3は、直鎖状または分岐鎖状の炭素数1~3のパーフルオロアルキレン基、n4は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The perfluoroalkyl alkylene carboxylic acid (IV) is represented by the following general formula (IV):
Rf 2 (CH 2 ) n4 Rf 3 COOM (IV)
(In the formula, Rf 2 is a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, Rf 3 is a linear or branched perfluoroalkylene group having 1 to 3 carbon atoms, n4 is an integer of 1 to 3, and M is as defined above.)
上記アルコキシフルオロカルボン酸(V)は、下記一般式(V)
Rf4-O-CY1Y2CF2-COOM (V)
(式中、Rf4は、炭素数1~12のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1およびY2は、同一若しくは異なって、HまたはFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The alkoxyfluorocarboxylic acid (V) is represented by the following general formula (V):
Rf 4 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -COOM (V)
(wherein Rf 4 is a linear or branched partially or completely fluorinated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether bond and/or a chlorine atom, Y 1 and Y 2 are the same or different and are H or F, and M is as defined above).
上記パーフルオロアルキルスルホン酸(VI)は、下記一般式(VI)
F(CF2)n5SO3M (VI)
(式中、n5は、3~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The perfluoroalkylsulfonic acid (VI) is represented by the following general formula (VI):
F (CF 2 ) n5 SO 3 M (VI)
(wherein n5 is an integer from 3 to 14, and M is as defined above).
上記ω-Hパーフルオロスルホン酸(VII)は、下記一般式(VII)
H(CF2)n6SO3M (VII)
(式中、n6は、4~14の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The ω-H perfluorosulfonic acid (VII) is represented by the following general formula (VII):
H(CF 2 ) n6 SO 3 M (VII)
(wherein n6 is an integer from 4 to 14, and M is as defined above).
上記パーフルオロアルキルアルキレンスルホン酸(VIII)は、下記一般式(VIII)
Rf5(CH2)n7SO3M (VIII)
(式中、Rf5は、炭素数1~13のパーフルオロアルキル基であり、n7は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The perfluoroalkyl alkylene sulfonic acid (VIII) is represented by the following general formula (VIII):
Rf5 ( CH2 ) n7SO3M (VIII )
(wherein Rf5 is a perfluoroalkyl group having 1 to 13 carbon atoms, n7 is an integer of 1 to 3, and M is as defined above).
上記アルキルアルキレンカルボン酸(IX)は、下記一般式(IX)
Rf6(CH2)n8COOM (IX)
(式中、Rf6は、炭素数1~13のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、n8は、1~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The alkyl alkylene carboxylic acid (IX) is represented by the following general formula (IX):
Rf 6 (CH 2 ) n8 COOM (IX)
(wherein Rf6 is a linear or branched partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 13 carbon atoms which may contain an ether bond, n8 is an integer from 1 to 3, and M is as defined above).
上記フルオロカルボン酸(X)は、下記一般式(X)
Rf7-O-Rf8-O-CF2-COOM (X)
(式中、Rf7は、炭素数1~6のエーテル結合及び/又は塩素原子を含み得る直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Rf8は、炭素数1~6の直鎖状または分岐鎖状の部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The fluorocarboxylic acid (X) is represented by the following general formula (X):
Rf 7 -O-Rf 8 -O-CF 2 -COOM (X)
(wherein Rf 7 is a linear or branched, partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may contain an ether bond and/or a chlorine atom; Rf 8 is a linear or branched, partially or fully fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; and M is as defined above).
上記アルコキシフルオロスルホン酸(XI)は、下記一般式(XI)
Rf9-O-CY1Y2CF2-SO3M (XI)
(式中、Rf9は、炭素数1~12のエーテル結合を含み得る直鎖状または分岐鎖状であって、塩素を含んでもよい、部分または完全フッ素化されたアルキル基であり、Y1およびY2は、同一若しくは異なって、HまたはFであり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。
The alkoxyfluorosulfonic acid (XI) is represented by the following general formula (XI):
Rf 9 -O-CY 1 Y 2 CF 2 -SO 3 M (XI)
(In the formula, Rf 9 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may contain an ether bond and which is partially or completely fluorinated and may contain chlorine; Y 1 and Y 2 are the same or different and are H or F; and M is as defined above.)
上記化合物(XII)は、下記一般式(XII):
Y0は、-COOM、-SO2M、または、-SO3Mであってよく、-SO3M、または、-COOMであってよい(式中、Mは上記定義したものである。)。 Y 0 may be -COOM, -SO 2 M or -SO 3 M, and may be -SO 3 M or -COOM, where M is as defined above.
Lとしては、たとえば、単結合、炭素数1~10のエーテル結合を含みうる部分または完全フッ素化されたアルキレン基が挙げられる。 Examples of L include single bonds and partially or fully fluorinated alkylene groups having 1 to 10 carbon atoms which may contain an ether bond.
上記化合物(XIII)は、下記一般式(XIII):
Rf11-O-(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COOM (XIII)
(式中、Rf11は、塩素を含む炭素数1~5のフルオロアルキル基であり、n9は、0~3の整数であり、n10は、0~3の整数であり、Mは、上記定義したものである。)で表されるものである。化合物(XIII)としては、CF2ClO(CF2CF(CF3)O)n9(CF2O)n10CF2COONH4(平均分子量750の混合物、式中、n9およびn10は上記定義したものである。)が挙げられる。
The compound (XIII) is represented by the following general formula (XIII):
Rf 11 -O-(CF 2 CF(CF 3 )O) n9 (CF 2 O) n10 CF 2 COOM (XIII)
(wherein Rf11 is a fluoroalkyl group containing chlorine and having 1 to 5 carbon atoms, n9 is an integer from 0 to 3, n10 is an integer from 0 to 3, and M is as defined above.) Examples of compound (XIII) include CF2ClO ( CF2CF ( CF3 ) O) n9 ( CF2O ) n10CF2COONH4 (a mixture having an average molecular weight of 750 , wherein n9 and n10 are as defined above).
含フッ素界面活性剤は、1種の含フッ素界面活性剤であってもよいし、2種以上の含フッ素界面活性剤を含有する混合物であってもよい。The fluorine-containing surfactant may be one type of fluorine-containing surfactant or a mixture containing two or more types of fluorine-containing surfactants.
含フッ素界面活性剤としては、以下の式で表される化合物が挙げられる。含フッ素界面活性剤は、これらの化合物の混合物であってよい。上記重合の一実施形態においては、実質的に以下の式で表される化合物の非存在下に、フルオロモノマーを重合する。
F(CF2)7COOM、
F(CF2)5COOM、
H(CF2)6COOM、
H(CF2)7COOM、
CF3O(CF2)3OCHFCF2COOM、
C3F7OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF3CF2CF2OCF(CF3)COOM、
CF3CF2OCF2CF2OCF2COOM、
C2F5OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF3OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOM、
CF2ClCF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2COOM、
CF2ClCF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2COOM、
CF2ClCF(CF3)OCF(CF3)CF2OCF2COOM、
CF2ClCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2COOM、
F( CF2 ) 7 COOM,
F(CF 2 ) 5 COOM,
H(CF 2 ) 6 COOM,
H(CF 2 ) 7 COOM,
CF3O ( CF2 ) 3OCHFCF2COOM ,
C3F7OCF (CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM,
CF 3 CF 2 CF 2 OCF (CF 3 )COOM,
CF 3 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 2 COOM,
C2F5OCF (CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM,
CF3OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 )COOM,
CF2ClCF2CF2OCF ( CF3 ) CF2OCF2COOM ,
CF2ClCF2CF2OCF2CF ( CF3 ) OCF2COOM ,
CF2ClCF ( CF3 )OCF( CF3 ) CF2OCF2COOM ,
CF2ClCF ( CF3 ) OCF2CF ( CF3 ) OCF2COOM ,
本開示の製造方法によれば、含フッ素エラストマーの水性分散液が得られる。得られる含フッ素エラストマー水性分散液の固形分濃度(含フッ素エラストマーの含有量)は、重合が終了した時点で、好ましくは10~50質量%であり、より好ましくは15~40質量%であり、さらに好ましくは20~30質量%である。According to the manufacturing method of the present disclosure, an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer is obtained. The solids concentration (content of the fluorine-containing elastomer) of the obtained aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass, and even more preferably 20 to 30% by mass at the time when the polymerization is completed.
含フッ素エラストマー水性分散液の固形分濃度(含フッ素エラストマーの含有量)は、水性分散液1gを150℃、180分の条件で乾燥させ、加熱残分の質量を測定して、水性分散液の質量に対する加熱残分の質量の割合を算出することにより、特定することができる。The solids concentration (fluoroelastomer content) of a fluorine-containing elastomer aqueous dispersion can be determined by drying 1 g of the aqueous dispersion at 150°C for 180 minutes, measuring the mass of the heating residue, and calculating the ratio of the mass of the heating residue to the mass of the aqueous dispersion.
含フッ素エラストマーの水性分散液は、含フッ素エラストマー粒子を含むものであってもよい。含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径としては、好ましくは10~800nmであり、より好ましくは50~500nmであり、さらに好ましくは70~300nmである。含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径は、キュムラント平均径であり、動的光散乱法により測定できる。The aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer may contain fluorine-containing elastomer particles. The average particle size of the fluorine-containing elastomer particles is preferably 10 to 800 nm, more preferably 50 to 500 nm, and even more preferably 70 to 300 nm. The average particle size of the fluorine-containing elastomer particles is the cumulant average size, and can be measured by dynamic light scattering.
含フッ素エラストマーの水性分散液に含まれる含フッ素エラストマー粒子の粒子数としては、好ましくは1.0×1012個/cc以上であり、より好ましくは5.0×1012個/cc以上であり、さらに好ましくは1.0×1013個/cc以上であり、特に好ましくは1.2×1014個/cc以上であり、最も好ましくは1.3×1014個/cc以上である。上記粒子数(ポリマー粒子の個数)は下記式に従い算出することができる。 The number of fluorine-containing elastomer particles contained in the aqueous dispersion of fluorine-containing elastomer is preferably 1.0×10 12 particles/cc or more, more preferably 5.0×10 12 particles/cc or more, even more preferably 1.0×10 13 particles/cc or more, particularly preferably 1.2×10 14 particles/cc or more, and most preferably 1.3×10 14 particles/cc or more. The above particle number (number of polymer particles) can be calculated according to the following formula.
含フッ素エラストマーの水性分散液に対して、凝析、加熱などの処理を行ってもよい。The aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer may be subjected to treatments such as coagulation and heating.
上記凝析は、アルカリ土類および土類金属塩を、水性分散液に添加することにより、行うことができる。アルカリ土類および土類金属塩としては、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、酢酸塩などが挙げられる。The coagulation can be carried out by adding alkaline earth and earth metal salts to the aqueous dispersion. Examples of alkaline earth and earth metal salts include sulfates, nitrates, hydrochlorides, and acetates of calcium, magnesium, aluminum, etc.
凝析された含フッ素エラストマーを水で洗浄し、含フッ素エラストマー内に存在する少量の緩衝液や塩等の不純物を除去した後、洗浄した含フッ素エラストマーを乾燥させてもよい。乾燥温度は、好ましくは40~200℃であり、より好ましくは60~180℃であり、さらに好ましくは80~150℃である。The coagulated fluorine-containing elastomer may be washed with water to remove small amounts of impurities such as buffer solutions and salts present in the fluorine-containing elastomer, and then the washed fluorine-containing elastomer may be dried. The drying temperature is preferably 40 to 200°C, more preferably 60 to 180°C, and even more preferably 80 to 150°C.
凝析後に得られる含フッ素エラストマーの形態は、特に限定されないが、ガム(gum)、クラム(crumb)、粉末、ペレットなどであってよく、ガムまたはクラムであることが好ましい。ガム(gum)は、含フッ素エラストマーからなる粒状の小さな塊であり、クラム(crumb)とは、含フッ素エラストマーが、室温でガムとして小粒状の形を保つことができず互いに融着した結果、不定形な塊状の形態となったものである。ガムまたはクラムは、好適には、本開示の製造方法により得られる水性分散液から従来公知の方法で凝析、乾燥等することにより得られる。The form of the fluorine-containing elastomer obtained after coagulation is not particularly limited, but may be gum, crumb, powder, pellets, etc., and is preferably gum or crumb. Gum is a small granular mass of fluorine-containing elastomer, and crumb is an amorphous mass of fluorine-containing elastomer that cannot maintain its small granular shape as a gum at room temperature and is fused to each other. Gum or crumb is preferably obtained by coagulating and drying the aqueous dispersion obtained by the manufacturing method disclosed herein using a conventionally known method.
本開示の製造方法で得られる含フッ素エラストマーの水性分散液または含フッ素エラストマーに、架橋剤等を加えることによって、含フッ素エラストマー組成物を製造することができる。架橋剤の種類及び量は特に限定されず、公知の範囲で使用することができる。A fluorine-containing elastomer composition can be produced by adding a crosslinking agent or the like to the aqueous dispersion of the fluorine-containing elastomer or the fluorine-containing elastomer obtained by the production method of the present disclosure. The type and amount of the crosslinking agent are not particularly limited, and can be used within the known range.
上記含フッ素エラストマーが未架橋エラストマーである場合、その架橋系は、例えば、パーオキサイド架橋系、ポリオール架橋系、ポリアミン架橋系等があげられ、パーオキサイド架橋系、及び、ポリオール架橋系からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。耐薬品性の観点からはパーオキサイド架橋系が好ましく、耐熱性の観点からはポリオール架橋系が好ましい。When the fluorine-containing elastomer is an uncrosslinked elastomer, the crosslinking system may be, for example, a peroxide crosslinking system, a polyol crosslinking system, a polyamine crosslinking system, etc., and is preferably at least one type selected from the group consisting of a peroxide crosslinking system and a polyol crosslinking system. From the viewpoint of chemical resistance, a peroxide crosslinking system is preferred, and from the viewpoint of heat resistance, a polyol crosslinking system is preferred.
従って、上記架橋剤としては、ポリオール架橋剤、及び、パーオキサイド架橋剤からなる群より選択される少なくとも1種の架橋剤が好ましく、パーオキサイド架橋剤がより好ましい。Therefore, the crosslinking agent is preferably at least one crosslinking agent selected from the group consisting of polyol crosslinking agents and peroxide crosslinking agents, and more preferably a peroxide crosslinking agent.
架橋剤の配合量は、架橋剤の種類等によって適宜選択すればよいが、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.2~6.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.3~5.0質量部である。The amount of crosslinking agent to be used may be selected appropriately depending on the type of crosslinking agent, etc., but is preferably 0.2 to 6.0 parts by mass, and more preferably 0.3 to 5.0 parts by mass, per 100 parts by mass of fluorine-containing elastomer.
パーオキサイド架橋は、含フッ素エラストマーとしてパーオキサイド架橋可能な未架橋エラストマー及び架橋剤として有機過酸化物を使用することにより行うことができる。Peroxide crosslinking can be carried out by using a peroxide-crosslinkable uncrosslinked elastomer as the fluorine-containing elastomer and an organic peroxide as the crosslinking agent.
パーオキサイド架橋可能な未架橋エラストマーとしては特に限定されず、パーオキサイド架橋可能な部位を有する未架橋エラストマーであればよい。上記パーオキサイド架橋可能な部位としては特に限定されず、例えば、ヨウ素原子を有する部位、臭素原子を有する部位等を挙げることができる。The peroxide-crosslinkable uncrosslinked elastomer is not particularly limited, and may be an uncrosslinked elastomer having a peroxide-crosslinkable site. The peroxide-crosslinkable site is not particularly limited, and may be, for example, a site having an iodine atom, a site having a bromine atom, or the like.
有機過酸化物としては、熱や酸化還元系の存在下で容易にパーオキシラジカルを発生し得る有機過酸化物であればよく、例えば1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジヒドロパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α-ビス(t-ブチルパーオキシ)-p-ジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-ヘキシン-3、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシベンゼン、t-ブチルパーオキシマレイン酸、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t-ブチルパーオキシベンゾエイトなどをあげることができる。これらの中でも、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-ヘキシン-3が好ましい。The organic peroxide may be any organic peroxide that can easily generate peroxy radicals in the presence of heat or an oxidation-reduction system, such as 1,1-bis(t-butylperoxy)-3,5,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethylhexane-2,5-dihydroperoxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, α,α-bis(t-butylperoxy)-p-diisopropylbenzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hexyne-3, benzoyl peroxide, t-butylperoxybenzene, t-butylperoxymaleic acid, t-butylperoxyisopropylcarbonate, and t-butylperoxybenzoate. Among these, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane and 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hexyne-3 are preferred.
有機過酸化物の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.1~15質量部が好ましく、より好ましくは0.3~5質量部である。The amount of organic peroxide is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.3 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of fluorine-containing elastomer.
架橋剤が有機過酸化物である場合、上記含フッ素エラストマー組成物は更に架橋助剤を含むことが好ましい。架橋助剤としては、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N′-m-フェニレンビスマレイミド、ジプロパギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタレートアミド、トリアリルホスフェート、ビスマレイミド、フッ素化トリアリルイソシアヌレート(1,3,5-トリス(2,3,3-トリフルオロ-2-プロペニル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリオン)、トリス(ジアリルアミン)-S-トリアジン、N,N-ジアリルアクリルアミド、1,6-ジビニルドデカフルオロヘキサン、ヘキサアリルホスホルアミド、N,N,N′,N′-テトラアリルフタルアミド、N,N,N′,N′-テトラアリルマロンアミド、トリビニルイソシアヌレート、2,4,6-トリビニルメチルトリシロキサン、トリ(5-ノルボルネン-2-メチレン)シアヌレート、トリアリルホスファイト、トリメタアリルイソシアヌレートなどが挙げられる。これらの中でも、架橋性及び機械物性、柔軟性が優れる点から、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)が好ましい。When the crosslinking agent is an organic peroxide, the fluorine-containing elastomer composition preferably further contains a crosslinking aid. Examples of crosslinking aids include triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate (TAIC), triacrylformal, triallyl trimellitate, N,N'-m-phenylene bismaleimide, dipropargyl terephthalate, diallyl phthalate, tetraallyl terephthalate amide, triallyl phosphate, bismaleimide, fluorinated triallyl isocyanurate (1,3,5-tris(2,3,3-trifluoro-2-propenyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-tetramethylphenyl)propanediol, and tetramethylphenyl ether. Examples of suitable amines include tris(diallylamine)-S-triazine, N,N-diallylacrylamide, 1,6-divinyldodecafluorohexane, hexaallylphosphoramide, N,N,N',N'-tetraallylphthalamide, N,N,N',N'-tetraallylmalonamide, trivinyl isocyanurate, 2,4,6-trivinylmethyltrisiloxane, tri(5-norbornene-2-methylene)cyanurate, triallyl phosphite, and trimethallyl isocyanurate. Among these, triallyl isocyanurate (TAIC) is preferred from the viewpoints of excellent crosslinkability, mechanical properties, and flexibility.
架橋助剤の配合量は、含フッ素エラストマー100質量部に対して0.01~10質量部であることが好ましく、0.01~7.0質量部であることがより好ましく、更に好ましくは0.1~5.0質量部である。架橋助剤が、0.01質量部より少ないと、機械物性が低下したり、柔軟性が低下したりする。10質量部をこえると、耐熱性に劣り、成形品の耐久性も低下する傾向がある。The amount of cross-linking aid is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.01 to 7.0 parts by mass, and even more preferably 0.1 to 5.0 parts by mass, per 100 parts by mass of fluorine-containing elastomer. If the amount of cross-linking aid is less than 0.01 part by mass, the mechanical properties and flexibility will decrease. If the amount exceeds 10 parts by mass, the heat resistance will be poor and the durability of the molded product will also tend to decrease.
ポリオール架橋は、含フッ素エラストマーとしてポリオール架橋可能な未架橋エラストマー及び架橋剤としてポリヒドロキシ化合物を使用することにより行うことができる。ポリオール架橋系における、ポリヒドロキシ化合物の配合量としては、ポリオール架橋可能な未架橋エラストマー100質量部に対して0.01~10質量部であることが好ましい。ポリヒドロキシ化合物の配合量がこのような範囲であることにより、ポリオール架橋を充分に進行させることができる。より好ましくは0.02~8質量部である。さらに好ましくは0.03~4質量部である。Polyol crosslinking can be carried out by using a polyol-crosslinkable uncrosslinked elastomer as the fluorine-containing elastomer and a polyhydroxy compound as the crosslinking agent. The amount of polyhydroxy compound in the polyol crosslinking system is preferably 0.01 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of polyol-crosslinkable uncrosslinked elastomer. By using an amount of polyhydroxy compound in this range, polyol crosslinking can be sufficiently promoted. It is more preferably 0.02 to 8 parts by mass. Even more preferably 0.03 to 4 parts by mass.
上記ポリオール架橋可能な未架橋エラストマーとしては特に限定されず、ポリオール架橋可能な部位を有する未架橋エラストマーであればよい。上記ポリオール架橋可能な部位としては特に限定されず、例えば、フッ化ビニリデン(VdF)単位を有する部位等を挙げることができる。上記架橋部位を導入する方法としては、未架橋エラストマーの重合時に架橋部位を与える単量体を共重合する方法等が挙げられる。The polyol-crosslinkable uncrosslinked elastomer is not particularly limited, and may be any uncrosslinked elastomer having a polyol-crosslinkable moiety. The polyol-crosslinkable moiety is not particularly limited, and may be, for example, a moiety having a vinylidene fluoride (VdF) unit. Methods for introducing the crosslinkable moiety include copolymerizing a monomer that provides a crosslinkable moiety during polymerization of the uncrosslinked elastomer.
ポリヒドロキシ化合物としては、耐熱性に優れる点からポリヒドロキシ芳香族化合物が好適に用いられる。As the polyhydroxy compound, polyhydroxy aromatic compounds are preferably used because of their excellent heat resistance.
上記ポリヒドロキシ芳香族化合物としては、特に限定されず、例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、ビスフェノールAという)、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)パーフルオロプロパン(以下、ビスフェノールAFという。ビスフェノールAFは、例えば、富士フイルム和光純薬社、セントラル硝子社等から入手できる。)、1,3-ジヒドロキシベンゼン、1,7-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、1,6-ジヒドロキシナフタレン、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、4,4’-ジヒドロキシスチルベン、2,6-ジヒドロキシアントラセン、ヒドロキノン、カテコール、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン(以下、ビスフェノールBという)、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)吉草酸、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)テトラフルオロジクロロプロパン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルケトン、トリ(4-ヒドロキシフェニル)メタン、3,3’,5,5’-テトラクロロビスフェノールA、3,3’,5,5’-テトラブロモビスフェノールAなどが挙げられる。これらのポリヒドロキシ芳香族化合物は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などであってもよいが、酸を用いて共重合体を凝析した場合は、上記金属塩は用いないことが好ましい。ポリヒドロキシ芳香族化合物の配合量は、未架橋エラストマー100質量部に対して、0.1~15質量部、好ましくは0.5~5質量部である。The polyhydroxy aromatic compound is not particularly limited, and examples thereof include 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (hereinafter referred to as bisphenol A), 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)perfluoropropane (hereinafter referred to as bisphenol AF. Bisphenol AF is available from, for example, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Central Glass Co., Ltd., etc.), 1,3-dihydroxybenzene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 4,4'-dihydro Examples of the polyhydroxy aromatic compounds include hydroxystilbene, 2,6-dihydroxyanthracene, hydroquinone, catechol, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)butane (hereinafter referred to as bisphenol B), 4,4-bis(4-hydroxyphenyl)valeric acid, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)tetrafluorodichloropropane, 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone, 4,4'-dihydroxydiphenylketone, tri(4-hydroxyphenyl)methane, 3,3',5,5'-tetrachlorobisphenol A, and 3,3',5,5'-tetrabromobisphenol A. These polyhydroxy aromatic compounds may be alkali metal salts, alkaline earth metal salts, etc., but when the copolymer is coagulated using an acid, it is preferable not to use the above metal salts. The amount of the polyhydroxy aromatic compound is 0.1 to 15 parts by mass, preferably 0.5 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the uncrosslinked elastomer.
架橋剤がポリヒドロキシ化合物である場合、上記含フッ素エラストマー組成物は更に架橋促進剤を含むことが好ましい。架橋促進剤は、ポリマー主鎖の脱フッ酸反応における分子内二重結合の生成と、生成した二重結合へのポリヒドロキシ化合物の付加を促進する。When the crosslinking agent is a polyhydroxy compound, the fluorine-containing elastomer composition preferably further contains a crosslinking accelerator. The crosslinking accelerator promotes the formation of intramolecular double bonds in the defluorination reaction of the polymer main chain and the addition of the polyhydroxy compound to the double bonds thus formed.
なお、架橋促進剤は、更に、酸化マグネシウム等の受酸剤や、架橋助剤と組み合わせて用いてもよい。The crosslinking accelerator may also be used in combination with an acid acceptor such as magnesium oxide or a crosslinking assistant.
架橋促進剤としては、オニウム化合物があげられ、オニウム化合物のなかでも、第4級アンモニウム塩等のアンモニウム化合物、第4級ホスホニウム塩等のホスホニウム化合物、オキソニウム化合物、スルホニウム化合物、環状アミン、及び、1官能性アミン化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、第4級アンモニウム塩及び第4級ホスホニウム塩からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。 Examples of crosslinking accelerators include onium compounds, and among onium compounds, at least one selected from the group consisting of ammonium compounds such as quaternary ammonium salts, phosphonium compounds such as quaternary phosphonium salts, oxonium compounds, sulfonium compounds, cyclic amines, and monofunctional amine compounds is preferred, and at least one selected from the group consisting of quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts is more preferred.
第4級アンモニウム塩としては特に限定されず、例えば、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムアイオダイド、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムハイドロキサイド、8-メチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムメチルスルフェート、8-エチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムブロミド、8-プロピル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムブロミド、8-ドデシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-ドデシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムハイドロキサイド、8-エイコシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-テトラコシル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-ベンジル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド(以下、DBU-Bとする。DBU-Bは、例えば、富士フイルム和光純薬社等から入手できる。)、8-ベンジル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムハイドロキサイド、8-フェネチル-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、8-(3-フェニルプロピル)-1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセニウムクロライド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミドなどが挙げられる。これらの中でも、架橋性、機械物性、及び、柔軟性の点から、DBU-Bが好ましい。The quaternary ammonium salt is not particularly limited, and examples thereof include 8-methyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride, 8-methyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium iodide, 8-methyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium hydroxide, 8-methyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium methyl. ethyl sulfate, 8-ethyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium bromide, 8-propyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium bromide, 8-dodecyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride, 8-dodecyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium hydroxide, 8-eicosyl-1,8-di Examples of the compound include azabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride, 8-tetracosyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride, 8-benzyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride (hereinafter referred to as DBU-B. DBU-B can be obtained, for example, from Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 8-benzyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium hydroxide, 8-phenethyl-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride, 8-(3-phenylpropyl)-1,8-diazabicyclo[5,4,0]-7-undecenium chloride, tetrabutylammonium hydrogen sulfate, tetrabutylammonium hydroxide, tetrabutylammonium chloride, and tetrabutylammonium bromide. Among these, DBU-B is preferred from the standpoints of crosslinkability, mechanical properties, and flexibility.
また、第4級ホスホニウム塩としては特に限定されず、例えば、テトラブチルホスホニウムクロライド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(以下、BTPPCとする)、ベンジルトリメチルホスホニウムクロライド、ベンジルトリブチルホスホニウムクロライド、トリブチルアリルホスホニウムクロライド、トリブチル-2-メトキシプロピルホスホニウムクロライド、ベンジルフェニル(ジメチルアミノ)ホスホニウムクロライドなどをあげることができ、これらの中でも、架橋性、機械物性、及び、柔軟性の点から、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド(BTPPC)が好ましい。Furthermore, the quaternary phosphonium salt is not particularly limited, and examples thereof include tetrabutylphosphonium chloride, benzyltriphenylphosphonium chloride (hereinafter referred to as BTPPC), benzyltrimethylphosphonium chloride, benzyltributylphosphonium chloride, tributylallylphosphonium chloride, tributyl-2-methoxypropylphosphonium chloride, and benzylphenyl(dimethylamino)phosphonium chloride. Among these, benzyltriphenylphosphonium chloride (BTPPC) is preferred from the standpoints of crosslinkability, mechanical properties, and flexibility.
また、架橋促進剤として、第4級アンモニウム塩とビスフェノールAFとの固溶体、第4級ホスホニウム塩とビスフェノールAFとの固溶体、特開平11-147891号公報に開示されている塩素フリー架橋促進剤を用いることもできる。In addition, as a crosslinking accelerator, a solid solution of a quaternary ammonium salt and bisphenol AF, a solid solution of a quaternary phosphonium salt and bisphenol AF, or the chlorine-free crosslinking accelerator disclosed in JP-A-11-147891 can be used.
架橋促進剤の配合量は、未架橋エラストマー100質量部に対して、0.01~8.00質量部であることが好ましく、より好ましくは0.02~5.00質量部である。さらに好ましくは0.03~3.00質量部である。架橋促進剤が、0.01質量部未満であると、未架橋エラストマーの架橋が充分に進行せず、得られる成形品の耐熱性等が低下するおそれがある。8.00質量部をこえると、上記含フッ素エラストマー組成物の成形加工性が低下するおそれや、機械物性における伸びが低下し、柔軟性も低下する傾向がある。The amount of crosslinking accelerator is preferably 0.01 to 8.00 parts by mass, more preferably 0.02 to 5.00 parts by mass, and even more preferably 0.03 to 3.00 parts by mass, relative to 100 parts by mass of uncrosslinked elastomer. If the amount of crosslinking accelerator is less than 0.01 part by mass, crosslinking of the uncrosslinked elastomer may not proceed sufficiently, and the heat resistance, etc. of the obtained molded product may decrease. If the amount exceeds 8.00 parts by mass, there is a risk that the moldability of the fluorine-containing elastomer composition may decrease, and the elongation in mechanical properties and flexibility may also decrease.
受酸剤は、ポリオール架橋の際に発生する酸性物質を中和するために用いられものであり、具体例としては、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム(例えば、NICC5000(井上石灰工業社製)、CALDIC#2000、CALDIC#1000(近江化学工業社製))、酸化カルシウム、リサージ(酸化鉛)、亜鉛華、二塩基性亜リン酸鉛、ハイドロタルサイトなどがあげられ、高活性の酸化マグネシウム及び低活性のマグネシウムからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。The acid acceptor is used to neutralize acidic substances generated during polyol crosslinking, and specific examples include magnesium oxide, calcium hydroxide (e.g., NICC5000 (manufactured by Inoue Lime Industry Co., Ltd.), CALDIC#2000, CALDIC#1000 (manufactured by Omi Chemical Industry Co., Ltd.)), calcium oxide, litharge (lead oxide), zinc oxide, dibasic lead phosphite, hydrotalcite, etc., and it is preferable that the acid acceptor be at least one type selected from the group consisting of high activity magnesium oxide and low activity magnesium oxide.
ポリアミン架橋は、含フッ素エラストマーとしてポリアミン架橋可能な含フッ素エラストマー及び架橋剤としてポリアミン化合物を使用することにより行うことができる。Polyamine crosslinking can be carried out by using a polyamine-crosslinkable fluorine-containing elastomer as the fluorine-containing elastomer and a polyamine compound as the crosslinking agent.
上記ポリアミン架橋可能な含フッ素エラストマーとしては特に限定されず、ポリアミン架橋可能な部位を有する含フッ素エラストマーであればよい。上記ポリアミン架橋可能な部位としては特に限定されず、例えば、フッ化ビニリデン(VdF)単位を有する部位等を挙げることができる。上記架橋部位を導入する方法としては、含フッ素エラストマーの重合時に架橋部位を与える単量体を共重合する方法等が挙げられる。The polyamine crosslinkable fluorine-containing elastomer is not particularly limited, and may be any fluorine-containing elastomer having a polyamine crosslinkable moiety. The polyamine crosslinkable moiety is not particularly limited, and may be, for example, a moiety having a vinylidene fluoride (VdF) unit. Methods for introducing the crosslinkable moiety include copolymerizing a monomer that provides a crosslinkable moiety during polymerization of the fluorine-containing elastomer.
ポリアミン化合物としては、たとえば、ヘキサメチレンジアミンカーバメート、N,N’-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサメチレンジアミン、4,4’-ビス(アミノシクロヘキシル)メタンカルバメートなどがあげられる。これらの中でも、N,N’-ジシンナミリデン-1,6-ヘキサメチレンジアミンが好ましい。 Examples of polyamine compounds include hexamethylenediamine carbamate, N,N'-dicinnamylidene-1,6-hexamethylenediamine, 4,4'-bis(aminocyclohexyl)methane carbamate, etc. Among these, N,N'-dicinnamylidene-1,6-hexamethylenediamine is preferred.
含フッ素エラストマー組成物を得る方法は、本開示の製造方法で得られる含フッ素エラストマーと、架橋剤とを均一に混合できる方法を用いれば特に制限はない。例えば、含フッ素エラストマーを単独で凝析した粉末と必要に応じて他の添加剤や配合剤とをオープンロール等の混練機で混練する方法が挙げられる。There are no particular limitations on the method for obtaining the fluorine-containing elastomer composition, so long as it is a method that can uniformly mix the fluorine-containing elastomer obtained by the manufacturing method disclosed herein with the crosslinking agent. For example, there is a method in which a powder of the fluorine-containing elastomer coagulated alone is kneaded with other additives and compounding agents, if necessary, in a kneader such as an open roll.
含フッ素エラストマー組成物は、少なくとも1種の多官能化合物を含んでいてもよい。多官能化合物とは、1つの分子中に同一又は異なる構造の2つ以上の官能基を有する化合物である。多官能化合物が有する官能基としては、カルボニル基、カルボキシル基、ハロホルミル基、アミド基、オレフィン基、アミノ基、イソシアネート基、ヒドロキシ基、エポキシ基等、一般に反応性を有することが知られている官能基であれば任意に用いることができる。The fluorine-containing elastomer composition may contain at least one type of polyfunctional compound. A polyfunctional compound is a compound having two or more functional groups of the same or different structures in one molecule. The functional group possessed by the polyfunctional compound may be any functional group that is generally known to be reactive, such as a carbonyl group, a carboxyl group, a haloformyl group, an amide group, an olefin group, an amino group, an isocyanate group, a hydroxyl group, or an epoxy group.
含フッ素エラストマー組成物は、必要に応じてエラストマー中に配合される通常の添加剤、たとえば充填剤(カーボンブラック、硫酸バリウム等)、加工助剤(ワックス等)、可塑剤、着色剤、安定剤、粘着性付与剤(クマロン樹脂、クマロン・インデン樹脂等)、離型剤、導電性付与剤、熱伝導性付与剤、表面非粘着剤、柔軟性付与剤、耐熱性改善剤、難燃剤などの各種添加剤を配合することができ、前記のものとは異なる常用の架橋剤、架橋促進剤を1種またはそれ以上配合してもよい。 The fluorine-containing elastomer composition may contain various additives that are typically incorporated into elastomers, such as fillers (carbon black, barium sulfate, etc.), processing aids (wax, etc.), plasticizers, colorants, stabilizers, tackifiers (coumarone resin, coumarone-indene resin, etc.), release agents, electrical conductivity agents, thermal conductivity agents, surface non-tackifiers, flexibility agents, heat resistance improvers, flame retardants, etc., as well as one or more commonly used crosslinking agents and crosslinking accelerators different from those mentioned above.
カーボンブラックなどの充填剤の含有量としては、特に限定されるものではないが、含フッ素エラストマー100質量部に対して0~300質量部であることが好ましく、1~150質量部であることがより好ましく、2~100質量部であることが更に好ましく、2~75質量部であることが特に好ましい。The content of fillers such as carbon black is not particularly limited, but is preferably 0 to 300 parts by mass, more preferably 1 to 150 parts by mass, even more preferably 2 to 100 parts by mass, and particularly preferably 2 to 75 parts by mass, per 100 parts by mass of the fluorine-containing elastomer.
ワックス等の加工助剤の含有量としては、含フッ素エラストマー100質量部に対して0~10質量部であることが好ましく、0~5質量部であることが更に好ましい。加工助剤、可塑剤や離型剤を使用すると、得られる成形品の機械物性やシール性が下がる傾向があるので、目的とする得られる成形品の特性が許容される範囲でこれらの含有量を調整する必要がある。The content of processing aids such as wax is preferably 0 to 10 parts by mass, and more preferably 0 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the fluorine-containing elastomer. The use of processing aids, plasticizers, and release agents tends to reduce the mechanical properties and sealing properties of the resulting molded product, so it is necessary to adjust the content of these agents within a range that allows for the desired properties of the resulting molded product.
含フッ素エラストマー組成物を架橋することにより、成形品を得ることができる。また、含フッ素エラストマー組成物を成形し、架橋することによっても、成形品を得ることができる。含フッ素エラストマー組成物は、従来公知の方法で成形することができる。成形および架橋の方法および条件としては、採用する成形および架橋において公知の方法および条件の範囲内でよい。成形および架橋の順序は限定されず、成形した後架橋してもよいし、架橋した後成形してもよいし、成形と架橋とを同時に行ってもよい。A molded article can be obtained by crosslinking the fluorine-containing elastomer composition. A molded article can also be obtained by molding and crosslinking the fluorine-containing elastomer composition. The fluorine-containing elastomer composition can be molded by a conventionally known method. The molding and crosslinking methods and conditions may be within the range of known methods and conditions for the molding and crosslinking employed. The order of molding and crosslinking is not limited, and molding may be followed by crosslinking, crosslinking may be followed by molding, or molding and crosslinking may be performed simultaneously.
成形方法としては、圧縮成形法、注入成形法、インジェクション成形法、押出し成形法、ロートキュアーによる成形法などが例示できるが、これらに限定されるものではない。架橋方法としては、スチーム架橋法、加熱による架橋法、放射線架橋法等が採用でき、なかでも、スチーム架橋法、加熱による架橋法が好ましい。限定されない具体的な架橋条件としては、通常、140~250℃の温度範囲、1分間~24時間の架橋時間内で、架橋促進剤、架橋剤および受酸剤などの種類により適宜決めればよい。Examples of molding methods include, but are not limited to, compression molding, casting, injection molding, extrusion molding, and roto-cure molding. Examples of crosslinking methods that can be used include steam crosslinking, heat crosslinking, and radiation crosslinking, with steam crosslinking and heat crosslinking being preferred. Specific crosslinking conditions that are not limited to these are typically within a temperature range of 140 to 250°C and a crosslinking time of 1 minute to 24 hours, and can be appropriately determined depending on the types of crosslinking accelerator, crosslinking agent, and acid acceptor.
また得られた成形品をオーブン等により加熱することで、機械物性および高温での圧縮永久歪み特性などを向上させることができる。限定されない具体的な架橋条件としては、通常、140~300℃の温度範囲、30分間~72時間の範囲で、架橋促進剤、架橋剤および受酸剤などの種類により適宜決めればよい。Furthermore, by heating the obtained molded product in an oven or the like, it is possible to improve the mechanical properties and the compression set properties at high temperatures. Specific crosslinking conditions, which are not limited, are usually in the temperature range of 140 to 300°C and in the range of 30 minutes to 72 hours, and can be appropriately determined depending on the types of crosslinking accelerator, crosslinking agent, acid acceptor, etc.
得られる成形品は、自動車産業、航空機産業、半導体産業等の各分野において各種部品として使用することができる。成形品は、たとえば、シール材、摺動部材、非粘着性部材など、特開2013-216915号公報に記載の架橋ゴム成形品、特開2019-94430号公報に記載のフッ素ゴム成形体と同様の用途に用いることができる。The obtained molded articles can be used as various parts in various fields such as the automotive industry, the aircraft industry, and the semiconductor industry. The molded articles can be used for applications similar to those of the crosslinked rubber molded articles described in JP 2013-216915 A and the fluororubber molded articles described in JP 2019-94430 A, such as sealing materials, sliding members, and non-adhesive members.
成形品の使用形態としては、例えば、リング、パッキン、ガスケット、ダイアフラム、オイルシール、ベアリングシール等の各種シール材やパッキンなどが挙げられる。シール材としては、優れた非粘着性及び低摩擦性が要求される用途に用いることができる。特に、自動車産業等における各種シール材に好適に用いることができる。Examples of uses of the molded products include various sealing materials and packings such as rings, packings, gaskets, diaphragms, oil seals, and bearing seals. As a sealing material, it can be used in applications requiring excellent non-stickiness and low friction. It is particularly suitable for use as various sealing materials in the automotive industry, etc.
また、チューブ、ホース、ロール、各種ゴムロール、フレキシブルジョイント、ゴム板、コーティング、ベルト、ダンパー、バルブ、バルブシート、バルブの弁体、耐薬品用コーティング材料、ラミネート用材料、ライニング用材料などとしても使用できる。 It can also be used as tubes, hoses, rolls, various rubber rolls, flexible joints, rubber sheets, coatings, belts, dampers, valves, valve seats, valve bodies, chemical-resistant coating materials, laminating materials, lining materials, etc.
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 Although an embodiment has been described above, it will be understood that various changes in form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims.
つぎに本開示の実施形態について実施例をあげて説明するが、本開示はかかる実施例のみに限定されるものではない。Next, we will explain the embodiments of the present disclosure using examples, but the present disclosure is not limited to these examples.
実施例の各数値は以下の方法により測定した。 The numerical values in the examples were measured using the following methods.
水性分散液の固形分濃度
水性分散液1gを、送風乾燥機中で150℃、180分の条件で乾燥し、加熱残分の質量を測定し、水性分散液の質量(1g)に対する、加熱残分の質量の割合(質量%)を求めた。
Solids Concentration of Aqueous Dispersion 1 g of the aqueous dispersion was dried in a blower dryer at 150° C. for 180 minutes, the mass of the heating residue was measured, and the ratio (mass %) of the mass of the heating residue to the mass (1 g) of the aqueous dispersion was calculated.
共重合組成
NMR分析により求めた。
Copolymer composition was determined by NMR analysis.
ポリマー付着率
重合終了後に重合槽に付着したポリマー付着物の質量の、重合終了後のポリマー(含フッ素エラストマー)の総量に対する比率(重合槽への付着率)を次の式により求めた。
ポリマー付着率(質量%)=ポリマー付着物の質量/得られたポリマー(ポリマー付着物込み)の質量×100
得られたポリマーの質量=水性分散液の質量×水性分散液の固形分濃度(質量%)/100+ポリマー付着物の質量
ポリマー付着物には、重合終了後に水性分散液を重合槽から抜き出した後に、重合槽内壁や撹拌翼などの重合槽内部に付着しているポリマーと、凝集により水性分散液から遊離し、水性分散液中に分散せずに、浮遊または沈殿しているポリマーとが含まれる。ポリマー付着物の質量は、ポリマー付着物に含まれる水分を120℃で乾燥し除去した後の質量である。
Polymer Adhesion Rate The ratio of the mass of polymer adhering to the polymerization vessel after the completion of polymerization to the total amount of polymer (fluoroelastomer) after the completion of polymerization (adhesion rate to the polymerization vessel) was calculated according to the following formula.
Polymer adhesion rate (mass %)=mass of polymer adhesion/mass of obtained polymer (including polymer adhesion)×100
Mass of obtained polymer = mass of aqueous dispersion x solids concentration (mass%) of aqueous dispersion / 100 + mass of polymer deposit The polymer deposit includes the polymer that adheres to the inside of the polymerization tank, such as the inner wall of the polymerization tank or the stirring blade, after the aqueous dispersion is extracted from the polymerization tank after the polymerization is completed, and the polymer that has been released from the aqueous dispersion by aggregation and is floating or settling without being dispersed in the aqueous dispersion. The mass of the polymer deposit is the mass after the moisture contained in the polymer deposit is removed by drying at 120°C.
粒子数(水性分散液中の含フッ素エラストマー粒子数)
下記式により算出した。
Particle number (number of fluorine-containing elastomer particles in aqueous dispersion)
Calculated using the following formula.
式中、平均粒子径は、水性分散液中の含フッ素エラストマー粒子の平均粒子径(キュムラント平均径)であり、ELSZ-1000S(大塚電子社製)を用い、動的光散乱法により測定を行い、キュムラント法により算出する。
式中、ポリマー粒子の個数(含フッ素エラストマー粒子数)は水1ccあたりの個数であり、実施例および比較例の全ての含フッ素エラストマーの比重を1.8とした。
In the formula, the average particle size is the average particle size (cumulant average size) of the fluorine-containing elastomer particles in the aqueous dispersion, and is measured by dynamic light scattering using an ELSZ-1000S (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) and calculated by the cumulant method.
In the formula, the number of polymer particles (number of fluorine-containing elastomer particles) is the number per cc of water, and the specific gravity of all the fluorine-containing elastomers in the examples and comparative examples was set to 1.8.
ムーニー粘度(ML1+10(100℃))
ムーニー粘度は、ALPHA TECHNOLOGIES社製ムーニー粘度計MV2000E型を用いて、100℃において、JIS K 6300-1.2013に従い測定した。
Mooney Viscosity (ML1+10 (100°C))
The Mooney viscosity was measured using a Mooney viscometer MV2000E manufactured by ALPHA TECHNOLOGIES at 100° C. in accordance with JIS K 6300-1.2013.
最大トルクレベル(MH)
実施例および比較例で調製した含フッ素エラストマー組成物について、160℃での架橋時に、ゴム用加硫試験機MDRH2030(エムアンドケー社製)を用い、架橋曲線を求め、最大トルクレベル(MH)を求めた。
Maximum torque level (MH)
For the fluorine-containing elastomer compositions prepared in the Examples and Comparative Examples, crosslinking curves were determined during crosslinking at 160° C. using a rubber vulcanization tester MDRH2030 (manufactured by M&K Co., Ltd.), and maximum torque levels (MH) were determined.
圧縮永久歪み(CS)
JIS K6262に準じて、200℃、72時間、圧縮率25%の条件で、実施例および比較例で作製したOリングの圧縮永久歪みを測定した。
Compression set (CS)
In accordance with JIS K6262, the compression set of the O-rings produced in the examples and comparative examples was measured under conditions of 200° C., 72 hours, and a compression ratio of 25%.
実施例1
(含フッ素エラストマー水性分散液の製造)
内容積3Lのステンレス製の重合槽に、1500gの脱イオン水、CH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液1.50gを加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VdF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が1.47MPaGとなるように、VdF、TFEおよびHFP(初期単量体)を圧入した。
Example 1
(Production of Fluorine-Containing Elastomer Aqueous Dispersion)
In a 3L stainless steel polymerization tank, 1500g of deionized water and 1.50g of a 10% by mass aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (a1)) were added, the polymerization tank was sealed, and the system was replaced with nitrogen to remove oxygen. The polymerization tank was heated to 80°C, and VdF, TFE and HFP (initial monomer) were injected with stirring in a molar ratio of vinylidene fluoride [VdF]/tetrafluoroethylene [TFE]/hexafluoropropylene [HFP] (=19/11/70 mol%) so that the internal pressure of the polymerization tank was 1.47 MPaG.
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.026gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.45MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が1.47MPaGで一定となるように仕込んだ。Next, an aqueous solution of polymerization initiator, in which 0.026 g of ammonium persulfate (APS) was dissolved in deionized water, was injected with nitrogen gas to initiate polymerization. As the polymerization progressed, when the internal pressure dropped to 1.45 MPaG, a mixed monomer of VDF/TFE/HFP (=50/20/30 mol%) was charged so that the internal pressure remained constant at 1.47 MPaG.
混合単量体が14g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.19gを窒素ガスで圧入した。 When 14 g of the mixed monomer was added, 2.19 g of the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected with nitrogen gas.
重合開始から3.0時間後にAPS0.026gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。 3.0 hours after the start of polymerization, an aqueous solution of polymerization initiator (0.026 g of APS) was injected with nitrogen gas.
ジヨウ素化合物I(CF2)4I圧入直後から混合単量体の総供給量の70%が供給されるまでの間に、合計3.00gのCH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液を断続的に重合槽へ供給した。 Immediately after the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected until 70% of the total amount of the mixed monomers was supplied, a total of 3.00 g of a 10% by mass aqueous solution of CH 2 ═CFCF 2 OCF(CF 3 )COONH 4 (compound (a1)) was intermittently supplied to the polymerization tank.
重合開始から5.30時間後に、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行い、重合を終了させた。 5.30 hours after the start of polymerization, stirring was stopped and the polymerization tank was depressurized until it reached atmospheric pressure, thereby terminating the polymerization.
重合槽を冷却して、含フッ素エラストマー水性分散液を得た。水性分散液の固形分濃度、ポリマー付着率および粒子数を表1に示す。The polymerization tank was cooled to obtain an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer. The solids concentration, polymer adhesion rate, and particle number of the aqueous dispersion are shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー水性分散液に、硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VdF/TFE/HFP=50/20/30(モル%)であった。含フッ素エラストマーのムーニー粘度を表1に示す。An aqueous aluminum sulfate solution was added to the resulting fluorine-containing elastomer aqueous dispersion to cause coagulation. The resulting coagulate was washed with water and dried to obtain a fluorine-containing elastomer. The copolymer composition was examined by NMR analysis and found to be VdF/TFE/HFP = 50/20/30 (mol%). The Mooney viscosity of the fluorine-containing elastomer is shown in Table 1.
実施例2
(含フッ素エラストマー水性分散液の製造)
内容積3Lのステンレス製の重合槽に、1500gの脱イオン水、CH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液0.93gを加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VdF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が1.47MPaGとなるように、VdF、TFEおよびHFP(初期単量体)を圧入した。
Example 2
(Production of Fluorine-Containing Elastomer Aqueous Dispersion)
In a 3L stainless steel polymerization tank, 1500g of deionized water and 0.93g of a 10% by mass aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (a1)) were added, the polymerization tank was sealed, and the system was replaced with nitrogen to remove oxygen. The polymerization tank was heated to 80°C, and VdF, TFE and HFP (initial monomer) were injected with stirring in a molar ratio of vinylidene fluoride [VdF]/tetrafluoroethylene [TFE]/hexafluoropropylene [HFP] (=19/11/70 mol%) so that the internal pressure of the polymerization tank was 1.47 MPaG.
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.026gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.45MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が1.47MPaGで一定となるように仕込んだ。Next, an aqueous solution of polymerization initiator, in which 0.026 g of ammonium persulfate (APS) was dissolved in deionized water, was injected with nitrogen gas to initiate polymerization. As the polymerization progressed, when the internal pressure dropped to 1.45 MPaG, a mixed monomer of VDF/TFE/HFP (=50/20/30 mol%) was charged so that the internal pressure remained constant at 1.47 MPaG.
混合単量体が14g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.19gを窒素ガスで圧入した。 When 14 g of the mixed monomer was added, 2.19 g of the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected with nitrogen gas.
重合開始から3.0時間後、6.0時間後にそれぞれAPS0.026gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。 3.0 hours and 6.0 hours after the start of polymerization, an aqueous solution of polymerization initiator (0.026 g of APS) was injected with nitrogen gas.
ジヨウ素化合物I(CF2)4I圧入直後から混合単量体の総供給量の70%が供給されるまでの間に、合計2.81gのCH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液を断続的に重合槽へ供給した。 Immediately after the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected until 70% of the total amount of the mixed monomer was supplied, a total of 2.81 g of a 10% by mass aqueous solution of CH 2 ═CFCF 2 OCF(CF 3 )COONH 4 (compound (a1)) was intermittently supplied to the polymerization tank.
重合開始から6.32時間後に、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行い、重合を終了させた。 6.32 hours after the start of polymerization, stirring was stopped and the polymerization tank was depressurized until it reached atmospheric pressure, thereby terminating the polymerization.
重合槽を冷却して、含フッ素エラストマー水性分散液を得た。水性分散液の固形分濃度、ポリマー付着率および粒子数を表1に示す。The polymerization tank was cooled to obtain an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer. The solids concentration, polymer adhesion rate, and particle number of the aqueous dispersion are shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー水性分散液に、硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VdF/TFE/HFP=50/20/30(モル%)であった。含フッ素エラストマーのムーニー粘度を表1に示す。An aqueous aluminum sulfate solution was added to the resulting fluorine-containing elastomer aqueous dispersion to cause coagulation. The resulting coagulate was washed with water and dried to obtain a fluorine-containing elastomer. The copolymer composition was examined by NMR analysis and found to be VdF/TFE/HFP = 50/20/30 (mol%). The Mooney viscosity of the fluorine-containing elastomer is shown in Table 1.
実施例3
(含フッ素エラストマー水性分散液の製造)
内容積3Lのステンレス製の重合槽に、1500gの脱イオン水、CH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液0.93gを加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VdF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が1.47MPaGとなるように、VdF、TFEおよびHFP(初期単量体)を圧入した。
Example 3
(Production of Fluorine-Containing Elastomer Aqueous Dispersion)
In a 3L stainless steel polymerization tank, 1500g of deionized water and 0.93g of a 10% by mass aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (a1)) were added, the polymerization tank was sealed, and the system was replaced with nitrogen to remove oxygen. The polymerization tank was heated to 80°C, and VdF, TFE and HFP (initial monomer) were injected with stirring in a molar ratio of vinylidene fluoride [VdF]/tetrafluoroethylene [TFE]/hexafluoropropylene [HFP] (=19/11/70 mol%) so that the internal pressure of the polymerization tank was 1.47 MPaG.
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.026gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.45MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が1.47MPaGで一定となるように仕込んだ。Next, an aqueous solution of polymerization initiator, in which 0.026 g of ammonium persulfate (APS) was dissolved in deionized water, was injected with nitrogen gas to initiate polymerization. As the polymerization progressed, when the internal pressure dropped to 1.45 MPaG, a mixed monomer of VDF/TFE/HFP (=50/20/30 mol%) was charged so that the internal pressure remained constant at 1.47 MPaG.
混合単量体が14g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.19gを窒素ガスで圧入した。 When 14 g of the mixed monomer was added, 2.19 g of the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected with nitrogen gas.
重合開始から3.0時間後にAPS0.026gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。 3.0 hours after the start of polymerization, an aqueous solution of polymerization initiator (0.026 g of APS) was injected with nitrogen gas.
ジヨウ素化合物I(CF2)4I圧入直後から混合単量体の総供給量の70%が供給されるまでの間に、合計3.00gのCF2=CFOCF2CF2COONH4(化合物(a2))の10質量%水溶液を断続的に重合槽へ供給した。 Immediately after the diiodine compound I (CF 2 ) 4 I was injected until 70% of the total amount of the mixed monomer was fed, a total of 3.00 g of a 10% by mass aqueous solution of CF 2 ═CFOCF 2 CF 2 COONH 4 (compound (a2)) was intermittently fed to the polymerization tank.
重合開始から5.72時間後に、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行い、重合を終了させた。 5.72 hours after the start of polymerization, stirring was stopped and the polymerization tank was depressurized until it reached atmospheric pressure, thereby terminating the polymerization.
重合槽を冷却して、含フッ素エラストマー水性分散液を得た。水性分散液の固形分濃度、ポリマー付着率および粒子数を表1に示す。The polymerization tank was cooled to obtain an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer. The solids concentration, polymer adhesion rate, and particle number of the aqueous dispersion are shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー水性分散液に、硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VdF/TFE/HFP=50/20/30(モル%)であった。含フッ素エラストマーのムーニー粘度を表1に示す。An aqueous aluminum sulfate solution was added to the resulting fluorine-containing elastomer aqueous dispersion to cause coagulation. The resulting coagulate was washed with water and dried to obtain a fluorine-containing elastomer. The copolymer composition was examined by NMR analysis and found to be VdF/TFE/HFP = 50/20/30 (mol%). The Mooney viscosity of the fluorine-containing elastomer is shown in Table 1.
実施例4
(含フッ素エラストマー水性分散液の製造)
内容積3Lのステンレス製の重合槽に、1500gの脱イオン水、CH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液0.93gを加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VdF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が1.47MPaGとなるように、VdF、TFEおよびHFP(初期単量体)を圧入した。
Example 4
(Production of Fluorine-Containing Elastomer Aqueous Dispersion)
In a 3L stainless steel polymerization tank, 1500g of deionized water and 0.93g of a 10% by mass aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (a1)) were added, the polymerization tank was sealed, and the system was replaced with nitrogen to remove oxygen. The polymerization tank was heated to 80°C, and VdF, TFE and HFP (initial monomer) were injected with stirring in a molar ratio of vinylidene fluoride [VdF]/tetrafluoroethylene [TFE]/hexafluoropropylene [HFP] (=19/11/70 mol%) so that the internal pressure of the polymerization tank was 1.47 MPaG.
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.026gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.45MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が1.47MPaGで一定となるように仕込んだ。Next, an aqueous solution of polymerization initiator, in which 0.026 g of ammonium persulfate (APS) was dissolved in deionized water, was injected with nitrogen gas to initiate polymerization. As the polymerization progressed, when the internal pressure dropped to 1.45 MPaG, a mixed monomer of VDF/TFE/HFP (=50/20/30 mol%) was charged so that the internal pressure remained constant at 1.47 MPaG.
混合単量体が14g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.19gを窒素ガスで圧入した。 When 14 g of the mixed monomer was added, 2.19 g of the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected with nitrogen gas.
重合開始から3.0時間後にAPS0.026gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。 3.0 hours after the start of polymerization, an aqueous solution of polymerization initiator (0.026 g of APS) was injected with nitrogen gas.
ジヨウ素化合物I(CF2)4I圧入直後から混合単量体の総供給量の70%が供給されるまでの間に、合計3.00gのCF2=CFOCF2CF2SO3Na(化合物(a3))の10質量%水溶液を断続的に重合槽へ供給した。 Immediately after the diiodine compound I (CF 2 ) 4 I was injected until 70% of the total amount of the mixed monomer was supplied, a total of 3.00 g of a 10% by mass aqueous solution of CF 2 ═CFOCF 2 CF 2 SO 3 Na (compound (a3)) was intermittently supplied to the polymerization tank.
重合開始から5.82時間後に、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行い、重合を終了させた。 5.82 hours after the start of polymerization, stirring was stopped and the polymerization tank was depressurized until it reached atmospheric pressure, thereby terminating the polymerization.
重合槽を冷却して、含フッ素エラストマー水性分散液を得た。水性分散液の固形分濃度、ポリマー付着率および粒子数を表1に示す。The polymerization tank was cooled to obtain an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer. The solids concentration, polymer adhesion rate, and particle number of the aqueous dispersion are shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー水性分散液に、硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VdF/TFE/HFP=50/20/30(モル%)であった。含フッ素エラストマーのムーニー粘度を表1に示す。An aqueous aluminum sulfate solution was added to the resulting fluorine-containing elastomer aqueous dispersion to cause coagulation. The resulting coagulate was washed with water and dried to obtain a fluorine-containing elastomer. The copolymer composition was examined by NMR analysis and found to be VdF/TFE/HFP = 50/20/30 (mol%). The Mooney viscosity of the fluorine-containing elastomer is shown in Table 1.
比較例1
(含フッ素エラストマー水性分散液の製造)
内容積3Lのステンレス製の重合槽に、1500gの脱イオン水、CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4(化合物(b))の5質量%水溶液3.00gを加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VdF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が1.47MPaGとなるように、VdF、TFEおよびHFP(初期単量体)を圧入した。
Comparative Example 1
(Production of Fluorine-Containing Elastomer Aqueous Dispersion)
In a 3L stainless steel polymerization tank, 1500g of deionized water and 3.00g of a 5% by mass aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (b)) were added, the polymerization tank was sealed, and the system was replaced with nitrogen to remove oxygen. The polymerization tank was heated to 80°C, and VdF, TFE and HFP (initial monomer) were injected with stirring in a molar ratio of vinylidene fluoride [VdF]/tetrafluoroethylene [TFE]/hexafluoropropylene [HFP] (=19/11/70 mol%) so that the internal pressure of the polymerization tank was 1.47 MPaG.
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.026gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.45MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が1.47MPaGで一定となるように仕込んだ。Next, an aqueous solution of polymerization initiator, in which 0.026 g of ammonium persulfate (APS) was dissolved in deionized water, was injected with nitrogen gas to initiate polymerization. As the polymerization progressed, when the internal pressure dropped to 1.45 MPaG, a mixed monomer of VDF/TFE/HFP (=50/20/30 mol%) was charged so that the internal pressure remained constant at 1.47 MPaG.
混合単量体が14g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.19gを窒素ガスで圧入した。 When 14 g of the mixed monomer was added, 2.19 g of the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected with nitrogen gas.
重合開始から3.0時間後、6.0時間後にそれぞれAPS0.026gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。 3.0 hours and 6.0 hours after the start of polymerization, an aqueous solution of polymerization initiator (0.026 g of APS) was injected with nitrogen gas.
ジヨウ素化合物I(CF2)4I圧入直後から混合単量体の総供給量の70%が供給されるまでの間に、合計6.00gのCH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4(化合物(b))の5質量%水溶液を断続的に重合槽へ供給した。 Immediately after the diiodine compound I( CF2 ) 4I was injected until 70% of the total amount of the mixed monomers was supplied, a total of 6.00 g of a 5 mass% aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) CF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (b)) was intermittently supplied to the polymerization tank.
重合開始から6.93時間後に、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行い、重合を終了させた。 6.93 hours after the start of polymerization, stirring was stopped and the polymerization tank was depressurized until it reached atmospheric pressure, thereby terminating the polymerization.
重合槽を冷却して、含フッ素エラストマー水性分散液を得た。水性分散液の固形分濃度、ポリマー付着率および粒子数を表1に示す。The polymerization tank was cooled to obtain an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer. The solids concentration, polymer adhesion rate, and particle number of the aqueous dispersion are shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー水性分散液に、硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VdF/TFE/HFP=50/20/30(モル%)であった。含フッ素エラストマーのムーニー粘度を表1に示す。An aqueous aluminum sulfate solution was added to the resulting fluorine-containing elastomer aqueous dispersion to cause coagulation. The resulting coagulate was washed with water and dried to obtain a fluorine-containing elastomer. The copolymer composition was examined by NMR analysis and found to be VdF/TFE/HFP = 50/20/30 (mol%). The Mooney viscosity of the fluorine-containing elastomer is shown in Table 1.
比較例2
(含フッ素エラストマー水性分散液の製造)
内容積3Lのステンレス製の重合槽に、1500gの脱イオン水、CH2=CFCF2OCF(CF3)COONH4(化合物(a1))の10質量%水溶液0.93gを加え、重合槽を密閉し、系内を窒素で置換し酸素を取り除いた。重合槽を80℃に昇温し、攪拌しながら、フッ化ビニリデン〔VdF〕/テトラフルオロエチレン〔TFE〕/ヘキサフルオロプロピレン〔HFP〕(=19/11/70モル%)のモル比で、重合槽の内圧が1.47MPaGとなるように、VdF、TFEおよびHFP(初期単量体)を圧入した。
Comparative Example 2
(Production of Fluorine-Containing Elastomer Aqueous Dispersion)
In a 3L stainless steel polymerization tank, 1500g of deionized water and 0.93g of a 10% by mass aqueous solution of CH2 = CFCF2OCF ( CF3 ) COONH4 (compound (a1)) were added, the polymerization tank was sealed, and the system was replaced with nitrogen to remove oxygen. The polymerization tank was heated to 80°C, and VdF, TFE and HFP (initial monomer) were injected with stirring in a molar ratio of vinylidene fluoride [VdF]/tetrafluoroethylene [TFE]/hexafluoropropylene [HFP] (=19/11/70 mol%) so that the internal pressure of the polymerization tank was 1.47 MPaG.
ついで、過硫酸アンモニウム(APS)0.026gを脱イオン水に溶解した重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入し重合を開始した。重合の進行に伴い、内圧が1.45MPaGに降下した時点で、VDF/TFE/HFP(=50/20/30モル%)の混合単量体を内圧が1.47MPaGで一定となるように仕込んだ。Next, an aqueous solution of polymerization initiator, in which 0.026 g of ammonium persulfate (APS) was dissolved in deionized water, was injected with nitrogen gas to initiate polymerization. As the polymerization progressed, when the internal pressure dropped to 1.45 MPaG, a mixed monomer of VDF/TFE/HFP (=50/20/30 mol%) was charged so that the internal pressure remained constant at 1.47 MPaG.
混合単量体が14g追加された時に、ジヨウ素化合物I(CF2)4I 2.19gを窒素ガスで圧入した。 When 14 g of the mixed monomer was added, 2.19 g of the diiodine compound I(CF 2 ) 4 I was injected with nitrogen gas.
重合開始から3.0時間後にAPS0.026gの重合開始剤水溶液を窒素ガスで圧入した。 3.0 hours after the start of polymerization, an aqueous solution of polymerization initiator (0.026 g of APS) was injected with nitrogen gas.
重合開始から5.52時間後に、撹拌を停止し、重合槽が大気圧になるまで脱圧を行い、重合を終了させた。 5.52 hours after the start of polymerization, stirring was stopped and the polymerization tank was depressurized until it reached atmospheric pressure, thereby terminating the polymerization.
重合槽を冷却して、含フッ素エラストマー水性分散液を得た。水性分散液の固形分濃度、ポリマー付着率および粒子数を表1に示す。The polymerization tank was cooled to obtain an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer. The solids concentration, polymer adhesion rate, and particle number of the aqueous dispersion are shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー水性分散液に、硫酸アルミニウム水溶液を添加して凝析を行った。得られた凝析物を水洗し、乾燥して、含フッ素エラストマーを得た。NMR分析により共重合組成を調べたところ、VdF/TFE/HFP=50/20/30(モル%)であった。含フッ素エラストマーのムーニー粘度を表1に示す。An aqueous aluminum sulfate solution was added to the resulting fluorine-containing elastomer aqueous dispersion to cause coagulation. The resulting coagulate was washed with water and dried to obtain a fluorine-containing elastomer. The copolymer composition was examined by NMR analysis and found to be VdF/TFE/HFP = 50/20/30 (mol%). The Mooney viscosity of the fluorine-containing elastomer is shown in Table 1.
(Oリングの作製)
100質量部の上記の実施例および比較例で得られた含フッ素エラストマー、20質量部のカーボンブラック(MTカーボン、Thermax N-990 Cancarb社製)、4質量部のトリアリルイソシアヌレート(TAIC、日本化成社製)、1.5質量部の2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(パーヘキサ25B、日油社製)を、オープンロールを用いて混練し、含フッ素エラストマー組成物を調製した。含フッ素エラストマー組成物の最大トルクレベル(MH)を表1に示す。
(Preparation of O-ring)
100 parts by mass of the fluorine-containing elastomer obtained in the above Examples and Comparative Examples, 20 parts by mass of carbon black (MT Carbon, Thermax N-990, manufactured by Cancarb), 4 parts by mass of triallyl isocyanurate (TAIC, manufactured by Nippon Kasei Chemical Industry Co., Ltd.), and 1.5 parts by mass of 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane (Perhexa 25B, manufactured by NOF Corporation) were kneaded using an open roll to prepare a fluorine-containing elastomer composition. The maximum torque level (MH) of the fluorine-containing elastomer composition is shown in Table 1.
得られた含フッ素エラストマー組成物を、160℃で10分間プレス架橋し、180℃で4時間オーブン架橋することによって、Oリング(P24サイズ)を作製した。Oリングの耐圧縮永久歪み(CS)を表1に示す。The obtained fluorine-containing elastomer composition was press-crosslinked at 160°C for 10 minutes and oven-crosslinked at 180°C for 4 hours to produce an O-ring (P24 size). The compression set (CS) of the O-ring is shown in Table 1.
Claims (8)
前記含フッ素エラストマーが、主鎖にメチレン基を含み、
含フッ素化合物(A)が、一般式(A):
CXiXk=CXjRa-(CZ1Z2)k-Y3 (A)
(式中、Xi、XjおよびXkは、同一又は異なって、F、Cl、H又はCF3であり;Y3は、親水基であり、前記親水基は、-NH 2 、-P(O)(OM) 2 、-OP(O)(OM) 2 、-SO 3 M、-OSO 3 Mまたは-COOM(各式において、Mは、H、金属原子、NR 7 4 、置換基を有していてもよいイミダゾリウム、置換基を有していてもよいピリジニウム又は置換基を有していてもよいホスホニウム、R 7 は、H又は有機基であり、同一でも異なっていてもよい。NR 7 4 の4つのR 7 は、いずれか2つがお互いに結合して、環を形成してもよい。)であり;Raは、-(C=O)-、-(C=O)-O-、又は、エーテル結合を含んでいてもよく、炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部がフッ素に置換されていてもよい炭化水素基であり;Z1及びZ2は、同一又は異なって、H、F又はCF3であり;kは0又は1である。但し、Xi、Xk、Xj、Ra、Z1およびZ2の少なくとも1つはFを含む。前記親水基を除く部分の炭素数は6以下である。)で表される化合物であり、
前記含フッ素単量体の重合を開始した後、含フッ素化合物(A)を供給する
製造方法。 A method for producing an aqueous dispersion of a fluorine-containing elastomer, comprising polymerizing a fluorine-containing monomer in the presence of an aqueous medium and a fluorine-containing compound (A) to produce an aqueous dispersion containing a fluorine-containing elastomer, comprising the steps of:
the fluorine-containing elastomer contains a methylene group in its main chain,
The fluorine-containing compound (A) is represented by the general formula (A):
CX i X k =CX j R a -(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3 (A)
(wherein, X i , X j and X k are the same or different and are F, Cl, H or CF 3 ; Y 3 is a hydrophilic group , which is -NH 2 , -P(O)(OM) 2 , -OP(O)(OM) 2 , -SO 3 M, -OSO 3 M or -COOM (in each formula, M is H, a metal atom, NR 7 4 , an imidazolium which may have a substituent, a pyridinium which may have a substituent or a phosphonium which may have a substituent, R 7 is H or an organic group, which may be the same or different, and any two of the four R 7 in NR 7 4 may be bonded to each other to form a ring) ; R a is -(C═O)-, -(C═O)-O- or a hydrocarbon group which may contain an ether bond and in which some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms may be substituted with fluorine ; Z Z1 and Z2 are the same or different and are H, F or CF3 ; k is 0 or 1. However, at least one of Xi, Xk , Xj , Ra , Z1 and Z2 contains F. The number of carbon atoms in the portion excluding the hydrophilic group is 6 or less.
The production method, comprising supplying a fluorine-containing compound (A) after initiating polymerization of the fluorine-containing monomer.
CXiXk=CXj-O-R-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、Xj、Xk、Z1、Z2、kおよびY3は、前記したとおりであり、Rは、炭素数1~3のフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。)で表される化合物、および、一般式(A2):
CXiXk=CXj-CZ1Z2-O-R-(CZ1Z2)k-Y3
(式中、Xi、Xj、Xk、Z1、Z2、kおよびY3は、前記したとおりであり、Rは、炭素数1または2のフッ素化アルキレン基またはフッ素化オキシアルキレン基である。)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1または2に記載の製造方法。
The fluorine-containing compound (A) is represented by the general formula (A1):
CX i X k =CX j -OR-(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3
(wherein Xi, Xj , Xk , Z1 , Z2 , k and Y3 are as defined above, and R is a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group having 1 to 3 carbon atoms), and a compound represented by general formula (A2):
CX i X k =CX j -CZ 1 Z 2 -O-R-(CZ 1 Z 2 ) k -Y 3
(wherein Xi, Xj , Xk , Z1 , Z2 , k and Y3 are as defined above, and R is a fluorinated alkylene group or a fluorinated oxyalkylene group having 1 or 2 carbon atoms).
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